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[소년중앙] 돋보기 2개로 망원경 만들어요

만화나 영화에 나오는 주인공들이 망원경으로 먼 곳을 보며 항해하는 장면을 본 적이 있나요? 아니면 가족들과 여행을 갔다가 망원경을 이용해 먼 곳에 있는 풍경을 자세히 볼 수 있었던 경험은요? 밤하늘의 별자리를 관찰하거나 야구장에 있는 선수의 모습을 자세히 볼 수 있는 망원경은 우리 생활에서 많이 이용되고 있는데요, 렌즈나 돋보기 2개로도 손쉽게 만들어볼 수 있어요.



글=김동건 창덕여중 과학교사 사진=장진영 기자 ,artjang@joongang.co.kr>



▶원리 들여다보기 : 렌즈에 의한 빛의 굴절



시력이 좋지 않은 사람이 안경을 쓰면 더 선명하게 볼 수 있다. 휴대전화 위에 물방울이 떨어지면 화면의 모양이 다르게 보인다. 물컵을 통해 주변을 관찰하면 사실보다 왜곡되어 다른 모습으로 보인다. 이러한 것들은 모두 빛이 휘어지기 때문에 일어나는 현상이다. 이처럼 빛이 진행하다가 다른 물질을 통과할 때 그 경계면에서 진행 방향이 꺾이는 현상을 ‘굴절’이라고 한다. 이러한 현상을 이용해 만들어진 것 중 하나가 바로 망원경이다. 망원경에는 광학망원경(굴절 망원경, 반사 망원경)과 전파망원경 등이 있는데 주변에서는 광학망원경을 좀 더 쉽게 접할 수 있다. 광학망원경은 렌즈나 거울을 조합해 만드는데 볼록렌즈 2개로도 간단한 원리의 굴절망원경을 만들 수 있다.



▶굴절망원경의 원리



눈에는 볼록렌즈의 역할을 하는 ‘수정체’라는 것이 들어있다. 눈을 감고 눈 위에 손가락을 올려놓은 뒤 눈을 좌우로 굴려보자. 무언가 볼록한 것이 움직인다는 걸 느낄 수 있다. 이것은 수정체로 인해 눈이 약간 볼록하게 튀어나와 있는 것이다. 더 놀라운 점은 우리의 ‘수정체’는 말랑말랑해서 그 두께를 조절해, 즉 초점거리를 조절해 멀리 있는 물체와 가까이 있는 물체를 모두 볼 수 있게 한다. 이를 망원경의 원리에 대입해 보자. 망원경 안에서 빛이 진행하는 경로는 대물렌즈를 통과한 빛이 굴절되면서 접안렌즈(눈앞에서 바로 관찰하는 렌즈)에 도착하게 되고 다시 접안렌즈에서 굴절되어 눈으로 들어오게 된다. 이 과정에서 멀리 있는 물체를 가까이 있는 것처럼 느끼게 되는 것이다. 크기가 다른 2개의 볼록렌즈를 이용해 망원경을 만들어 보자.



▶실험하기





준비물 : 볼록렌즈(큰 것, 작은 것) 각 1개, 골판지(4절) 2장, 양면테이프, 절연테이프, 자, 가위





※주의사항 : 골이 있는 면이 바깥쪽을 향하도록 붙인다. 잘 붙지 않을 수 있으므로 양면테이프를 넉넉히 붙여준다. 접안렌즈 경통이 대물렌즈 경통에 잘 맞게 들어가도록 골판지의 양을 조절한다.



▶실험멘토 김동건 선생님



멀리 있는 물체와 가까이 있는 물체를 볼 때 두 경통의 거리를 어떻게 조절해야 상이 선명하게 맺히는지 관찰해 보세요. 또 망원경의 접안렌즈 부분에 카메라를 가까이 하고 망원경으로 보이는 모습을 촬영해 보고요. 두 눈으로 관찰하는 것보다 다르게 보이는 모습이 흥미로울 거예요. 또 실생활에서 굴절원리를 찾아보세요. 예를 들어 수영장에 갔을 때 밖에서 보면 얕아 보이는데 막상 들어가보면 깊은 경우 같은 거 말이죠. 과학의 원리는 조금만 생각해보면 주변에서도 쉽게 찾을 수 있답니다.



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