중학교 1학년 (12-13세)

빛의 반사와 굴절

Reflection & Refraction of Light

거울에 비친 얼굴이 보이는 것은 얼굴에서 나온 빛이 거울 면에서 튕겨 나와 눈으로 들어오기 때문이고, 이렇게 빛이 되돌아 나오는 현상을 반사라고 해요. 반사할 때 들어온 빛과 나간 빛이 거울 면에 세운 수직선(법선)과 이루는 각은 언제나 같아서, 이를 반사의 법칙이라고 해요. 빛이 공기에서 물처럼 다른 물질로 비스듬히 들어가면 경계에서 진행 방향이 꺾이는데, 이것이 굴절이에요. 물속에서는 빛이 느려지기 때문에 법선 쪽으로 꺾여요. 입사각을 5°에서 80°까지 바꾸면 반사각은 입사각을 그대로 따라가고, 굴절각은 늘 입사각보다 작게 머무는 것을 두 그림에서 비교할 수 있어요.

거울에서 튕기는 빛: 반사

입사각40°

💡 반사의 법칙

①입사각과 반사각은 언제나 같다.

②각은 거울 면이 아니라, 빛이 닿은 점에서 거울 면에 수직으로 세운 법선을 기준으로 잰다.

③입사 광선, 반사 광선, 법선은 한 평면 위에 있다.

④매끄러운 면에서는 빛이 한 방향으로 가지런히 반사되어(정반사) 거울처럼 상이 보인다.

⑤종이처럼 거친 면에서도 작은 부분마다 반사의 법칙은 지켜지지만, 면의 방향이 제각각이라 빛이 사방으로 흩어진다(난반사). 그래서 어느 쪽에서 보아도 종이가 보인다.

물에 들어가며 꺾이는 빛: 굴절

🔍 굴절은 왜 일어날까

①빛은 물질에 따라 나아가는 빠르기가 달라서, 경계를 비스듬히 지나면 진행 방향이 꺾인다.

②공기에서 물로 들어가면 빛이 느려지면서 법선 쪽으로 꺾인다. 그림에서 입사각이 40°이면 굴절각은 약 29°다.

③물에서 공기로 나올 때는 반대로 법선에서 멀어지는 쪽으로 꺾인다.

④경계에 수직으로(입사각 0°) 들어가는 빛은 꺾이지 않고 곧게 간다.

⑤물속을 보면 실제보다 얕아 보이는 것도, 바닥에서 나온 빛이 수면을 나오며 꺾여 더 위쪽에서 온 것처럼 보이기 때문이다.

반사와 굴절의 규칙

반사의 법칙

입사각 = 반사각

두 각 모두 법선을 기준으로 잰다.

굴절의 규칙

빛이 빠른 물질 → 느린 물질: 법선 쪽으로 꺾임

공기 → 물, 공기 → 유리로 들어가면 굴절각이 입사각보다 작다.

🌈 생활 속 굴절

①물컵에 꽂은 빨대가 수면에서 꺾여 보인다.

②무지개는 햇빛이 물방울에 들어갔다 나오며 굴절하고, 색마다 꺾이는 정도가 달라 갈라져 생긴다.

③더운 날 아스팔트 위에 물이 고인 것처럼 보이는 신기루는 온도가 다른 공기층에서 빛이 꺾여 생긴다.

④안경과 돋보기의 렌즈는 굴절을 이용해 빛이 모이거나 퍼지는 곳을 조절한다.

시험 포인트 정리

핵심 정리

반사: 입사각 = 반사각 · 굴절: 물질이 바뀌면 방향이 꺾인다

반사의 법칙은 어떤 면에서나 성립하고, 굴절은 빛의 빠르기가 달라지는 경계에서 일어난다.

🎯 시험 포인트

①반사의 법칙: 입사각 = 반사각(법선 기준).

②정반사는 매끄러운 면, 난반사는 거친 면에서 일어나며 둘 다 반사의 법칙을 따른다.

③공기 → 물: 굴절각 < 입사각(법선 쪽으로 꺾임).

④물 → 공기: 굴절각 > 입사각(법선에서 멀어짐).

⑤수직으로 들어가는 빛은 꺾이지 않는다.

예제와 단원평가

예제 1

빛이 거울에 입사각 40°로 들어왔다. 반사각은 몇 도인가?

반사의 법칙에 따라 입사각과 반사각은 늘 같다. 두 각 모두 법선을 기준으로 잰다.

입사각이 40°이므로 반사각도 40°다.

▸ 40°

문제에 거울 면과 광선이 이루는 각이 주어지면, 90°에서 빼서 법선 기준의 각으로 바꾼 뒤 답한다.

예제 2

빛이 공기에서 물로 비스듬히 들어갈 때, 굴절각은 입사각보다 클까 작을까? 그 까닭은?

물속에서는 빛이 공기에서보다 느리게 나아가므로, 비스듬히 들어간 빛은 경계에서 법선 쪽으로 꺾인다.

법선 쪽으로 꺾이므로 굴절각이 입사각보다 작다.

▸ 굴절각이 입사각보다 작다 (법선 쪽으로 꺾임)

빛이 느려지는 쪽으로 들어가면 법선 쪽으로, 빨라지는 쪽으로 나오면 법선에서 멀어지는 쪽으로 꺾인다.

단원평가 유형

빛의 반사와 굴절에 대한 설명으로 옳은 것은?

①빛이 반사할 때 입사각이 반사각보다 항상 크다

②빛의 반사에서 입사각과 반사각은 항상 같다

③빛이 공기에서 물로 들어가면 굴절각이 입사각보다 크다

④각도는 거울 면을 기준으로 측정한다

⑤빛은 다른 물질로 들어가도 꺾이지 않는다

▸ ② 빛의 반사에서 입사각과 반사각은 항상 같다

반사의 법칙에 따라 입사각과 반사각은 늘 같으므로 ②가 옳다.

반사할 때 입사각과 반사각은 같고(①), 공기에서 물로 가면 굴절각이 입사각보다 작으며(③), 각은 법선을 기준으로 재고(④), 빛은 다른 물질로 비스듬히 들어가면 꺾인다(⑤).

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마지막 수정 2026-10-17

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