기초물리- 기하광학[반사와 굴절]

1. 반사의 기본 원리

반사의 기본 원리는 빛이 한 매질에서 다른 매질로 진행할 때 경계면에서 일부가 반사되어 돌아오는 현상이다. 이 원리에 따르면 평면 거울의 표면에서 빛이 입사할 때 입사각과 반사각은 같다. 즉, 입사각과 반사각의 크기는 동일하며, 이는 반사의 법칙이라고 부른다. 특히 빛이 일정한 매질 경계면에 수직으로 입사할 때, 전반적으로 빛은 모두 반사되고 굴절이 일어나지 않는다. 반사의 법칙은 17세기 영국의 과학자 아이작 뉴턴과 프랑스의 과학자 크레테르에 의해 확인되었으며, 그 이후로 광학 장비 및 일상생활에서 널리 적용되고 있다. 예를 들어, 일상에서 자주 보는 평면 거울은 거의 100%의 반사율을 보여주며, 이는 평면 거울 표면이 매우 매끄럽기 때문이다. 반사율은 표면의 거칠기와 재질에 따라 다르며, 유리 거울의 반사율은 약 90% 이상이다. 반사 현상은 빛의 일부만 반사되어 일부는 투과하는 반투명 매질에서도 관찰된다. 예를 들어, 유리창의 반사율은 대략 8% 정도로, 태양광이 유리창에 부딪힐 때 92%는 투과하고 나머지 8%만 반사되어 실내 조명에 영향을 미친다. 반사에 의한 영상 형성은 망원경, 반사경, 비누방울 등 다…