(과학) <무지개의 원리>- 대비 주관식, 객관식 문제(2020 EBS 독서 독해의 원리)

 

 

※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

 

비가 내린 후 하늘에서 무지개를 본 적이 있을 것이다. 이렇게 우리가 흔히 접하는 무지개를 수무지개 또는 1차 무지개라고 한다. 그런데 하늘에 두 개의 무지개가 함께 떠 있는 경우도 있다. 이때 1차 무지개외의 다른 것을 암무지개 또는 2차 무지개라고 한다.

 

 

수무지개는 빛의 굴절*과 반사에 의해 생성된다. 오른쪽 그림처럼 햇빛이 물방울 속으로 들어가면서 굴절이 될 때 굴절 방향이 색깔에 따라 달라, 빛이 분리되는 분산 현상이 발생한다. 색깔별로 퍼진 채로 물방울 안에서 진행하던 빛은 물방울과 공기의 경계면에서 반사된다. 이때 빛이 물방울과 공기의 경계면에 닿을 때의 각도와 반사되어 나오는 각도는 같다. 반사된 빛은 다시 물방울 속에서 진행하다가 공기와의 경계면과 만나면 일부는 반사하고 일부는 굴절되어 물방울 밖으로 나와 그 모습을 드러낸다. 이것이 우리가 보는 무지개의 빛이다.

 

 

빛이 구형의 물방울로 들어가 반사되어 나올 때, 들어간 빛과 나오는 빛이 이루는 각도는 빨간색 빛은 약 42.4°, 보라색 빛은 약 40.7°이다. 이렇게 구부러지는 각을 ‘무지개각’이라고 부른다. 그런데 보라색이 빨간색보다 무지개 각이 작아 빛이 물방울에서 꺾여 나올 때 보라색이 빨간색보다 더 많이 꺾여 위쪽에 있는데, 왜 우리가 보는 무지개는 빨주노초파남보 순으로 빨간색이 위쪽에 있는 것일까? 무지개각에 따라 빨간색이 보일 때 보라색은 햇빛과 사람의 눈이 약 40.7°를 이루는 위치에서 보인다. 그래서 빨간색이 보일 때, 빨간색 위쪽으로 나타난 보라색은 시야*에 들어오지 않는다. 반면에 아래쪽에 있는 물방울에서 빨간색의 위쪽에 나타난 보라색은 관찰자의 시야에 들어오게 된다. 이러한 이유로 무지개를 보면 보라색이 빨간색 아래에 위치하는 것이다.

 

 

그런데 암무지개는 어떻게 생기는 것일까? 암무지개도 수무지개와 같은 원리로 빛이 굴절되고 반사되어 생성되는데, 오른쪽 그림에서 볼 수 있는 것처럼 수무지개와 달리 빛이 물방울 속에서 두 번 반사된다. 그런데 암무지개는 수무지개에 비해 빛이 어두워 우리 눈에 보이는 경우가 드물다. 그 이유는 무엇일까? 그 이유는 크게 두 가지다. 첫째는 빛이 두 번 반사되면서 그 과정에서 빛의 양이 감소하기 때문이다. 물방울 안에서 빛이 반사될 때, 입사*된 빛의 일부만이 반사되는 부분 반사가 일어나기 때문에 반사되는 횟수가 많을수록 감소하는 빛의 양이 커진다. 둘째는 암무지개의 색깔에 따른 무지개각의 차이가 수무지개보다 훨씬 크기 때문이다. 이에 따라 빛이 넓게 분산되어 눈에 선명하게 들어오지 않는다.

 

 

무지개가 만들어질 때 대부분 수무지개와 암무지개가 함께 만들어지지만 암무지개가 관찰되지 않는 경우가 많다. ㉠암무지개는 물방울의 크기가 클 때 우리 눈에 보인다. 그리고 암무지개의 무지개각은 빨간색은 약 50.4°이고, 보라색은 약 53.5°이다. 수무지개에서는 빨간색 무지개 각이 더 컸었는데, 암무지개에서는 보라색 무지개 각이 더 크므로 암무지개와 수무지개의 색깔 순서가 반대가 된다. ‘빨주노초파남보’가 아니라 ‘보남파초노주빨’ 순서로 보이는 것이다.

 

*굴절 빛이나 소리가 한 매체에서 다른 매체로 들어갈 때 경계면에서 그 진행 방향이 꺾이는 현상.

*시야 시력이 미치는 범위.

*입사 하나의 매질(媒質) 속을 지나가는 소리나 빛의 파동이 다른 매질의 경계면에 이르는 일.

 

 

 

「무지개의 원리」

해제

무지개가 생성되는 원리를 수무지개와 암무지개의 경우로 나누어 설명하고 있는 글이다. 무지개는 빛의 굴절과 반사에 의해 생성된다. 햇빛이 물방울 속으로 들어가면 색깔에 따라 굴절률이 다르기 때문에 빛이 분산된다. 이 분산된 빛이 물방울 안에서 반사되고 다시 굴절을 한 번 더 겪어 나온 것이 바로 무지개의 빛깔이다. 이러한 원리에 의해 1차 무지개인 수무지개가 생기는데, 2차 무지개인 암무지개도 수무지개와 같은 원리로 생성된다. 그런데 암무지개는 물방울 안에서 반사가 두 번 일어난다. 이에 따라 물방울 안에서 감소하는 빛의 양이 많아 수무지개에 비해 어둡다.

 

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주제 : 수무지개와 암무지개의 생성 원리

독해 포커스

수무지개와 암무지개가 생성되는 과정과 원리를 설명하고 있는 글이다. 과정에 따라 서술되어 있기 때문에 단계를 나누어 각 단계의 특징을 이해해야 하며, 핵심 원리에 주목해 정확하게 이해해야 한다. 그리고 무지개에서 빨간색이 보라색보다 위에 보이는 이유, 암무지개의 특징, 암무지개의 빛깔이 어두운 이유 등도 주목해 이해해야 하는 글이다.

 

 

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