빛의 굴절과 반사

1. 빛의 기본 개념

빛은 전자기파의 일종으로서, 인간 눈에 보이는 전자기파 범위는 약 380nm에서 780nm까지이다. 빛은 직경이 매우 작으며, 일정한 속도인 진공에서 초속 약 30만 km/s로 이동한다. 빛은 매질에 따라 굴절 또는 반사하는 성질을 가지고 있는데, 이는 빛이 매질의 성질에 따라 진행 방향이 달라지기 때문이다. 빛은 직진하는 성질이 있으며, 이는 하루 일상에서 흔히 경험하는 빛의 전파 방식을 의미한다. 예를 들어, 햇빛이 창문을 통해 실내로 들어오는 모습이나, 눈에 들어오는 빛이 망원경을 통해 구체적인 천체를 관측하는 모습이 대표적이다.

빛이 매질의 경계면에서 만나는 경우, 반사와 굴절이 일어난다. 반사는 빛이 표면에 부딪혀서 되돌아오는 현상으로, 거울이나 물 속에서 보이는 물체들이 반사로 인해 관측된다. 반사율이 높은 물체인 유리거울의 경우, 약 90% 이상의 빛을 반사한다. 굴절은 빛이 한 매질에서 다른 매질로 넘어갈 때 진행 방향이 굽어지는 현상으로, 예를 들어 수영장에서 물속의 물체가 수면 위에서 다르게 보이는 이유가 된다. 이때의 굴절률은 매질의 밀도와 관련 있으며, 공기의 굴절률은 약 1.0003, 물은 약 1.33, …