가을 단풍구경에 나선 모험이와 슬기. 울긋불긋 물든 단풍나무들을 따라 가을 산의 정취에 흠뻑 빠져 걷다 보니 어느새 등산로를 벗어나 깊은 산속에 다다른 것이 아닌가.
슬기 : 오빠, 대체 여기가 어디야? 우리 길을 잃었나봐. 휴대전화도 안되네.
모험이 : 흠흠. 어디 보자. 나한테 지도와 나침반이 있으니까 찾아볼게. 기다려봐. 음, 그러니까 우리가 북서쪽에 있고, 해발이…. 이상하네, 우리가 있는 곳이 지도에 없어.
슬기 : 뭐라고? 이리 줘봐. 내가 찾아볼게.
모험이: 앗! 슬기야. 저 앞에 뭔가 반짝거려. 저리로 가보자.
슬기 : 오빠, 저거 혹시 헨젤과 그레텔의 과자의 집이 아닐까?
모험이 : 에이, 저건 투명하잖아. 일단 집으로 들어가 보자. 계속 반짝거리는 것이 있어.
슬기 : 앗! 저길 봐! 오빠, 저게 뭐지?
모험이 : 저건 광섬유잖아. 광섬유가 반짝인 거였구나. 메모가 붙어 있네. ‘아래를 보시오. 길을 잃은 자 빛과 물을 다스리면 길을 찾을 것이니.’ 라고?
슬기: 오빠, 아래라면 바닥인데, 바닥 아래가 물이야. 물 속에 빈 플라스틱 컵만 있는 걸? 에이, 저기에 지도라도 그려있으면 얼마나 좋을까.
모험이 : 종이라고? 광섬유와 물이라…. 알았다! 저건 빈 컵이 아냐!
슬기 : 뭐라고? 알아듣게 말 좀 해봐. 컵에 아무것도 없다니까.
모험이 : 야호! 이제 집에 갈 수 있겠다. 야호! 야호!
슬기 : (모험이를 흔들어 깨우며) 오빠, 일어나. 무슨 잠꼬대를 이렇게 심하게 해. 이제 집에 가야지. 오랜만에 등산하니까 피곤했구나. 얼른 내려가자.
모험이 : 아~함. 내가 꿈을 꿨나?
▶▶▶ 종이배와 그림이 보이지 않는 이유는?
수조의 위쪽에서 종이배와 플라스틱 컵의 그림을 관찰하면 감쪽같이 사라져 보이지 않는다. 하지만 수조의 옆에서 보면 종이배와 컵의 그림이 다시 나타난다. 이는 물과 공기층 사이에서 빛의 전반사가 일어나기 때문이다.
투명 플라스틱 컵 2개를 겹치면 컵 사이에 공기층이 생긴다. 손가락으로 바깥 컵의 구멍을 막고 수조에 넣으면 컵 사이의 틈으로 물이 들어오지 못해 공기층이 그대로 있게 된다. 이 때문에 수조의 물속을 진행하던 빛이 공기중으로 굴절돼 들어가지 못하고 다시 수조 바닥 쪽으로 반사된다. 이런 현상을 전반사라고 한다.
우리가 수조 위에서 컵을 관찰하면 물속을 진행하던 빛이 전반사돼 우리 눈에 도달하지 못하기 때문에 컵의 그림이 사라진 것처럼 보인다. 하지만 수조 옆에서 관찰하면 물속으로 전반사된 빛이 우리 눈에 도달해 컵의 그림이 다시 나타나는 것이다.
따라서 바깥의 컵 구멍을 막고 있던 손가락을 떼 컵 사이의 틈으로 물이 들어오면 수조 속의 빛이 컵 사이의 물까지 도달할 수 있어 전반사가 일어나지 않는다. 우리가 수조 위쪽에서 컵을 관찰해도 그림을 볼수있는 이유다.
전반사는 빛이 물에서 공기처럼 밀한 매질에서 소한 매질로 전달될 때 발생한다. 이동통신에 사용되는 광섬유는 전반사를 응용해 빛이 섬유 속에서만 전달되게 한 대표적 예다.
▶▶▶ 플라스틱 조각이 말리는 이유는?
흔히 페트(PET)로 불리는 폴리에틸렌테레프탈레이트는 열가소성 수지다. 열가소성 수지는 모두 열에 의해 분자의 배열이 바뀌어 모양이 변하는 성질을 가졌다.
예를 들어 플라스틱 컵은 평평한 모양의 열가소성 수지를 늘려 둥근 컵 모양으로 만드는데, 이 때 가로방향보다는 세로방향으로 많이 늘어난다. 따라서 오븐 토스터에 플라스틱 조각을 넣고 열을 가하면 늘어났던 세로방향이 줄어들면서 동그랗게 말린다.
플라스틱 컵이 너무 얇아서 조각이 잘 말리지 않을 때는 약간 두꺼운 페트병을 잘라 실험하면 더욱 예쁘게 말린다.
