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안경을 쓰는 사람들이 늘어나고 있다. 현미경을 들여다 보는 경우도 많다. 그러나 그 원리에 대해서는 잘 알지 못하고 있다.

10문제중 0~3문제를 맞추면 분발대상, 4~6문제면 보통, 7문제 이상 맞추면 우수한 수준.

문제

1.하늘이 푸른 이유는 무엇때문이겠는가?
①높은 진동수의 빛이 공기에 의해 반사되기 때문이다.
②높은 진동수의 빛이 공기에 의해 굴절되기 때문이다.
③높은 진동수의 빛이 공기에 의해 산란되기 때문이다.

2. 맑은 날 구름의 그림자가 땅위에 생긴다. 만약 구름과 그 그림자의 크기를 실제로 측정한다면 다음 중 옳은 것은?
①구름은 그 그림자보다 더 크다.
②구름은 그 그림자와 거의 같은 크기다.
③구름은 그 그림자보다 더 작다.

3. 별의 색깔은 별의 온도를 나타내 준다. 다음 중 가장 뜨거운 별은 어느 것이겠는가?
①붉은 별 ②푸른 별 ③노란 별

4. 어떤 사람이 두개의 어두운 언덕을 보고 있다. 한 언덕이 다른 언덕보다 더 멀리 떨어져 있다고 할 때 더 어둡게 보이는 언덕은?
①가까운 언덕 ②먼 언덕
③둘 다 똑같이 어둡다.

5. 광선이 공기로부터 물속으로 들어갈 때, 굴절되는 것은 빛의 속력이 물속에서 어떻게 된다는 것을 의미하는가?
①공기속에서보다 더 빠르다.
②공기속에서의 속력과 같다.
③공기속에서보다 더 느리다.
 

6. 만약 확대경을 물속에 넣고 물속에 있는 작은 물체를 본다면 그 확대경의 배율은 물 밖에 있을 때와 비교해서 어떠하겠는가?
①같다. ②증가한다. ③감소한다.

7. 태양광선이 종이 위에 모아질 수 있다. 다음 중 가장 효과적으로 종이를 태울 수 있는 렌즈는?
 

8. 책을 눈에 가까이 가져가야 글씨가 잘 보이는 사람은 근시안이다. 근시인 사람이 써야 할 안경은?
①볼록렌즈로 된 안경
②오목렌즈로 된 안경
③볼록거울로 된 안경

9. 오른쪽 그림의 두 카메라는 렌즈의 곡률반경을 제외하고는 모든 것이 똑같다. 만약 두 카메라가 먼 물체를 찍는데 사용된다면 어느 카메라가 물체의 상을 더 크게 만들겠는가?
①카메라 A ②카메라 B ③똑같다.
 

10. 백색광선이 볼록렌즈에 입사할 때 붉은색 빛과 푸른색 빛은 그림에서 각각 어느점에 촛점이 생기겠는가?
①붉은 빛은 A점에, 푸른 빛은 B점에 모인다.
②붉은 빛은 B점에, 푸른 빛은 A점에 모인다.
③모든 색깔은 같은 점에 모인다.
 

정답

1. (3) 공기는 질소와 산소 분자들로 구성되어 있는데, 그것들은 진동수가 큰 빛일수록 산란을 잘 시킨다. 빛의 색깔은 진동수에 의해 결정되고 푸른색 빛은 붉은색 빛보다 진동수가 크다. 보라색 빛은 푸른색 빛보다 더 잘 산란되지만 사람의 눈은 보라색 빛보다 푸른색 빛에 훨씬 민감하므로 하늘은 푸르게 보인다.

2. (2) 태양은 지구로부터 매우 멀리 떨어져 있으므로 태양광선은 지구에 도달할 때 실제적으로 거의 평행하다. 따라서 구름과 그 그림자의 크기는 거의 같다. 그런데 태양광선이 구름을 통과해 나올 때 퍼지는 것처럼 보이는 것은, 멀리 뻗어 있는 철도가 실제로는 평행하지만 가까운 곳이 더 넓게 보이는 것과 같은 이유 때문이다.

3. (2) 온도가 높은 물체는 높은 진동수의 빛을, 온도가 낮은 물체는 낮은 진동수의 빛을 방출한다. 푸른 빛은 빨간 빛이나 노란 빛보다 진동수가 크다. 그러므로 푸른 별이 노란 별이나 붉은 별보다 더 온도가 높다.

4. (1) 공기는 태양 빛을 산란시키고 그 산란된 빛의 일부가 관측자의 눈에 들어간다. 언덕을 바라다 볼 때, 눈에 들어오는 대부분의 빛은 관측자와 언덕 사이에 있는 공기로부터 온다. 그런데 관측자와 먼 언덕 사이보다는 가까운 언덕 사이에 있는 공기가 더 적다. 이는 관측자에게 오는 산란된 빛이 언덕이 가까운 경우 더 적다는 것을 의미한다. 따라서 가까운 언덕이 먼 언덕보다 더 어둡게 보일 것이다.

5. (3) 해변의 A점에 있는 인명구조요원이 B점의 물에 빠진 사람을 구조해야 할 경우, 가장 중요한 것은 가장 빠른 시간내에 B점에 도달하는 것이다. 구조요원이 물속에서 수영하는 것보다 백사장에서 뛰는 것이 더 빠르기 때문에 그림에서 최소시간이 걸리는 경우는 A C B이다. 빛도 언제나 최소시간이 걸리는 경로를 따른다. 빛이 공기로부터 물속으로 들어갈 때의 경로는 구조요원의 경로와 거의 같다. 그러므로 빛의 속력은 공기중에서보다 물속에서 더 느리다는 것을 알 수 있다.
 

6. (3) 물체를 확대시켜 보는 확대경은 볼록렌즈이다. 이 렌즈가 광선을 굴절시키기 때문에 확대된 상을 보게 되는 것이다. 렌즈속에서의 빛의 속력이 공기속에서의 빛의 속력보다 느리기 때문에 광선이 굴절된다. 즉 속력의 변화가 굴절을 만들고 굴절에 의해 물체가 확대된다. 그런데 물속에서의 빛의 속력은 공기속에서보다 느려지고, 렌즈속으로 입사하면 더욱 느려지지만 속력의 변화는 작다. 그래서 물속에서는 굴절이 적어지고 렌즈의 확대효과도 줄어든다.

7. (2) 오목렌즈는 태양광선을 수렴시키지 못하므로 종이에 불을 붙일 수 없다. 볼록렌즈는 광선을 한 곳에 수렴시키게 한다. 렌즈가 두꺼울수록 수렴작용이 더 크고 태양의 상은 더 작게 나타나는 것이다. 작은 상 안에 있는 에너지는 큰 상에서보다 빛이 더 집중되어 있으므로 더 뜨거워진다. 따라서 종이를 효과적으로 태울 수 있다.

8. (2) 글씨의 상이 망막위에 생겨야 글씨가 명확히 잘 보인다. 그런데 근시인 사람이 책을 멀리하면 상이 망막 앞에 생기므로 잘 안 보인다. 눈의 수정체는 볼록렌즈와 같은 역할을 하는데, 근시 안의 수정체는 광선을 너무 빨리 수렴시킨다. 따라서 근시안에 오목렌즈의 안경을 덧붙이면 그것은 수정체(볼록렌즈)의 수렴효과를 감소시켜 상을 망막 위에 맺히게 하므로 잘 보이는 것이다.

9. (3) 렌즈의 배율(물체의 크기에 대한 상의 크기의 비)은 렌즈에서 물체까지의 거리에 대한 렌즈에서 상까지의 거리의 비와 같다. 따라서 상의 크기는 렌즈에서 필름까지의 거리와 관계가 있고, 카메라 렌즈의 곡률 반경과는 관계가 없다.

10. (2) 진동수가 큰 빛일수록 많이 굴절되는데 붉은 빛은 푸른 빛보다 진동수가 작다. 따라서 렌즈는 붉은 빛보다 푸른 빛을 더 굴절시킨다.