두 개의 좁은 틈을 지난 빛이 벽에 남긴 밝은 자국 사이 거리 재보기
물리 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: 틈 사이 거리 0.20 mm · 벽까지 2.0 m · 벽의 밝은 자국 0, 6.3, 12.6, 18.9, 25.2 mm (비교용: 틈을 하나만 열었을 때 벽에 남는 넓고 흐린 밝은 부분 하나)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①벽의 밝은 자국 위치 0, 6.3, 12.6, 18.9, 25.2 mm를 [칸 A]에 순서대로 적어 보세요.
- ②이웃한 두 자국의 위치 차를 네 번 계산해 [칸 A] 안에 각각 이어서 적어 보세요.
- ③②에서 얻은 네 값의 평균을 소수 첫째 자리까지 구해 [칸 B]에 크게 적어 보세요.
- ④틈 사이 거리만 0.10 mm로 바꾸니 자국이 0, 12.6, 25.2 mm에 생겼습니다. 평균 차를 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤[칸 B]와 [칸 C]의 값을 견주어 몇 배가 되었는지 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑥틈을 하나만 열었더니 넓고 흐린 밝은 부분 하나만 보였습니다. 그 모습을 [칸 E]에 그려 보세요.
칸 B — 위치 차의 평균 (틈 거리 0.20 mm)
칸 C — 위치 차의 평균 (틈 거리 0.10 mm)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]에서 구한 네 개의 차가 서로 거의 같았나요? 이것이 이 자료에서만 생긴 우연일까요, 어떤 자료에서도 생기는 규칙일까요? 벽까지 거리를 4.0 m로 바꾼 자료(0, 12.6, 25.2, 37.8 mm)를 직접 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 4.0 m 자료의 차를 구해 보니 ___였고 …
(2)④에서 틈 사이 거리를 절반으로 줄이자 자국 사이 거리는 어떻게 변했나요? 두 값 사이의 관계를 여러분의 말로, 곱셈이나 나눗셈이 들어간 문장으로 써 보세요. (15점)
✎ 틈 사이 거리가 ___배가 되면 자국 사이 거리는 ___배가 된다. 왜냐하면 …
(3)⑥처럼 틈이 하나일 때는 왜 여러 개의 자국이 줄지어 생기지 않았을까요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 자국 위치와 이웃한 값의 차를 빠짐없이 계산하고, 두 조건의 평균을 각각 구함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 조건의 자료를 직접 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
두 개의 좁은 틈을 지난 빛이 벽에 남긴 밝은 자국 사이 거리 재보기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.슬릿 간격 0.10 mm, 슬릿에서 스크린까지 1.0 m, 파장 600 nm인 빛의 이중 슬릿 실험에서 이웃한 밝은 무늬 사이의 간격을 구하시오.
2.슬릿 간격 0.25 mm, 스크린까지 2.0 m인 이중 슬릿 실험에서 무늬 간격이 4.0 mm였다. 빛의 파장을 구하시오.
3.파장 600 nm인 빛의 이중 슬릿 실험에서 중앙에서 두 번째 밝은 무늬가 생기는 지점까지, 두 슬릿에서 온 빛의 경로차를 구하시오.
4.무늬 간격이 3.0 mm인 장치에서 슬릿 간격만 2배로 늘렸을 때의 무늬 간격을 구하시오.
5.같은 장치에 파장 700 nm인 빨간빛과 450 nm인 파란빛을 각각 쓸 때 무늬 간격이 더 넓은 쪽을 고르고, 두 간격의 비를 구하시오.
정답
1. Δy = λL/d = (600×10⁻⁹ × 1.0)/(1.0×10⁻⁴) = 6.0×10⁻³ m = 6.0 mm
2. λ = Δy·d/L = (4.0×10⁻³ × 2.5×10⁻⁴)/2.0 = 5.0×10⁻⁷ m = 500 nm
3. 경로차 = 2λ = 1200 nm = 1.2×10⁻⁶ m
4. Δy ∝ 1/d 이므로 1.5 mm
5. 빨간빛이 더 넓다. 비 = 700/450 ≈ 1.56배