아주 얇은 비눗물 막의 두께와 보이는 색을 짝지어 정리하기

물리 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
이름
점수

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: 비눗물 막 · 두께 85 nm→파랑(452 nm), 103 nm→초록(548 nm), 122 nm→빨강(649 nm) (비교용: 막이 수십 μm로 두꺼운 곳은 색 없이 뿌옇게 보임)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 세 곳의 막 두께 85, 103, 122 nm를 작은 것부터 [칸 A] 왼쪽 줄에 적어 보세요.
  2. 각 두께에서 보인 색과 그 색 빛이 한 번 출렁이는 길이 452, 548, 649 nm를 옆에 적으세요.
  3. 각 줄에서 (출렁이는 길이)÷(두께)를 소수 첫째 자리까지 구해 [칸 B]에 적어 보세요.
  4. [칸 B]의 세 값 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 차를 구해 [칸 C]에 적어 보세요.
  5. 막이 수십 μm로 두꺼운 곳은 색 없이 뿌옇게 보였습니다. 그 모습을 [칸 D]에 적으세요.
  6. 터지기 직전 가장 얇아진 꼭대기는 검게 보였습니다. 그때 두께를 [칸 E]에 어림해 적으세요.
칸 A — 두께와 색, 출렁이는 길이
칸 B — (출렁이는 길이)÷(두께)
칸 C — 가장 큰 값과 작은 값의 차
칸 D — 두꺼운 곳에서 보인 모습
칸 E — 검게 보인 꼭대기의 두께 어림
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 B]의 세 값이 거의 같았나요? 이것이 이 세 곳에서만 생긴 우연일까요, 어떤 두께에서도 생기는 규칙일까요? 두께 113 nm에서 노랑(601 nm)으로 보였다는 자료로 직접 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 601÷113을 계산해 보니 ___였고 …

(2)막의 위쪽 면에서 되돌아온 빛과 아래쪽 면에서 되돌아온 빛은 지나온 길의 길이가 다릅니다. 그 차이가 색을 정한다면, 두께가 커질 때 보이는 색이 왜 바뀌는지 쓰세요. (15점)

✎ 두께가 커지면 아래쪽 면을 거친 빛이 더 ___ 길을 지나므로 …

(3)⑤의 두꺼운 곳과 ⑥의 검게 보인 꼭대기는 둘 다 색이 없었습니다. 두 경우가 같은 까닭에서 생긴 것일지, 다른 까닭일지 판단하고 이유를 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)세 곳의 값을 빠짐없이 짝지어 계산하고, 차를 정확히 구함상 · 중 · 하
해석 (40점)자기 가설에 이유를 붙였고, 추가 자료를 직접 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

아주 얇은 비눗물 막의 두께와 보이는 색을 짝지어 정리하기 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.굴절률 1.33인 비누막의 두께가 100 nm일 때, 반사광이 가장 밝게 보이는 가장 긴 파장을 λ = 4nt 조건으로 구하시오.
2.굴절률 1.33인 비누막에서 파장 600 nm인 빛이 가장 밝게 보이려면 막의 최소 두께는 얼마인가?
3.비누막이 터지기 직전 가장 얇아진 부분이 검게 보이는 까닭을, 두 반사광의 위상 변화를 써서 설명하시오.
4.굴절률 1.38인 반사 방지막을 파장 550 nm인 빛에 대해 만들 때 필요한 최소 두께를 구하시오.
5.기름막의 색이 보는 각도에 따라 달라지는 까닭을 설명하시오.
정답
1. λ = 4nt = 4 × 1.33 × 100 nm = 532 nm 2. t = λ/(4n) = 600/(4×1.33) ≈ 113 nm 3. 두께가 0에 가까워 경로차는 거의 0이지만, 윗면 반사에서만 위상이 180° 바뀌어 두 반사광이 상쇄 간섭하기 때문 4. t = λ/(4n) = 550/(4×1.38) ≈ 100 nm 5. 각도가 달라지면 막 속을 지나는 빛의 실제 경로 길이가 달라져 보강 간섭 조건을 만족하는 파장이 바뀌기 때문
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