물에서 나가려던 빛이 못 나가고 전부 되돌아오는 경계 찾기

물리1 · 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: 물속에서 위로 쏘아 올린 5개의 빛 (비교용: 경계선을 뚫고 나간 빛 ↔ 아래로 되돌아온 빛)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 그림 속 물 아래에서 위로 향한 빛 5개를 왼쪽부터 1~5로 봅니다. 각 빛이 위 공기로 나갔는지 [칸 A]에 '나감/못나감'으로 적어 보세요.
  2. 공기로 나간 빛이 경계선과 얼마나 벌어졌는지, 나간 빛만 1번부터 순서대로 '조금/많이'를 [칸 B]에 적어 보세요.
  3. 위 공기로 나간 빛의 번호를 [칸 C]에, 아래로 되돌아온 빛의 번호를 [칸 D]에 나누어 적어 보세요.
  4. 경계선을 뚫지 않고 그 선을 따라 나란히 스치듯 지나가는 빛이 있으면 그 번호를 [칸 E]에 적고 ◯표 하세요.
  5. 번호가 커질수록(빛을 더 눕힐수록) 빛이 밖으로 나가는 정도가 어떻게 변하는지 화살표(↑/↓)로 [칸 B] 옆에 표시해 보세요.
칸 A — 빛 1~5가 위 공기로 나갔는지 (나감/못나감)
칸 B — 나간 빛이 경계선과 벌어진 정도 (조금/많이)
칸 C — 위로 나간 빛의 번호
칸 D — 아래로 되돌아온 빛의 번호
칸 E — 경계선을 스치듯 지나가는 빛의 번호
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]와 [칸 D]로 빛을 나눈 기준은 빛을 눕힌 정도입니다. 빛을 더 많이 눕힐수록 물 밖으로 나가기 쉬워지나요, 어려워지나요? 왜 그렇게 생각하는지 쓰세요. (15점)

✎ 빛을 더 눕힐수록 밖으로 나가기가 ___진다. 왜냐하면 …

(2)[칸 E]의 빛은 나간 것도 못 나간 것도 아닌 딱 경계에 놓여 있습니다. 이 빛보다 조금 더 눕히면, 조금 덜 눕히면 각각 어떻게 될지 예측하고 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 조금 더 눕히면 ___, 조금 덜 눕히면 ___ 될 것이다. 왜냐하면 …

(3)[칸 D]로 되돌아온 빛은 물 밖으로 한 줄기도 새어 나가지 않았습니다. 이것이 물이라서 생긴 우연일까요, 빛이 더 느리게 지나가는 다른 물질에서도 생기는 규칙일까요? 상상한 상황과 근거를 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 있으면 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. (예: 딱 경계에 놓인 빛의 각도, 전부 되돌아온 현상) (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)빛 5개를 나감/못나감으로 빠짐없이 가르고, 벌어짐·경계 빛 표시를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)눕힌 정도와 나감의 관계에 이유를 붙였고, 경계 빛의 양쪽을 예측한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 과학 용어를 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

물에서 나가려던 빛이 못 나가고 전부 되돌아오는 경계 찾기 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 발견한 규칙을, 이번에는 과학 용어(임계각·전반사)를 사용해 반복 적용해 봅니다. 풀이를 빈 곳에 쓰고 맨 아래 정답으로 채점하세요.

1.물의 굴절률이 n=1.33일 때, 물에서 공기로 진행하는 빛의 임계각 θc를 sinθc = 1/n 으로 구하시오. (소수 둘째 자리까지)
2.굴절률 n=1.5인 유리에서 공기로 진행하는 빛의 임계각 θc를 구하시오.
3.굴절률 n1=1.5인 매질에서 n2=1.4인 매질로 빛이 진행할 때 임계각 θc를 sinθc = n2/n1 으로 구하시오.
4.빛이 굴절 없이 반사만 하는 전반사가 일어나려면 두 가지 조건이 필요하다. 각각 쓰시오.
5.쌍안경 속 직각 프리즘이 거울 대신 전반사를 이용하는 이유를 쓰시오.
정답
1. sinθc = 1/1.33 ≈ 0.752, θc ≈ 48.75° (약 48.8°) 2. sinθc = 1/1.5 ≈ 0.667, θc ≈ 41.81° (약 41.8°) 3. sinθc = 1.4/1.5 ≈ 0.933, θc ≈ 68.96° (약 69.0°) 4. ① 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 진행할 것(n1 > n2) ② 입사각이 임계각보다 클 것 5. 전반사는 빛의 손실이 없어, 빛의 손실 없이 방향을 바꿔 밝고 선명한 상을 볼 수 있기 때문
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