위키득계정 ↗
과학

굴절

굴절과학
영문명
Refraction
주요 원인
전파 속도의 공간적 차이
광학의 지표
굴절률
기본 법칙
단순 경계에서 스넬의 법칙
관련 장치
렌즈와 프리즘
굴절은 파동이 다른 전파 조건을 가진 영역으로 이동하며 진행 방향 등이 달라지는 현상이다. 빛뿐 아니라 소리와 물결에서도 나타나며, 경계에서 주파수와 파장의 역할을 구분해야 한다.

경계에서 한쪽이 먼저 느려질 때

파면이 속도가 다른 영역에 비스듬히 들어가면 한쪽과 다른 쪽의 진행 정도가 달라져 방향이 바뀔 수 있다. 빛에서는 매질의 굴절률을 이용해 이 관계를 표현한다.

수직으로 입사하는 경우처럼 속도가 달라져도 방향이 꺾이지 않는 상황이 있다. 굴절을 속도 변화가 있을 때 반드시 같은 각도로 꺾이는 현상으로 이해해서는 안 된다.

무엇이 유지되고 무엇이 변하는가

정지한 경계와 일정한 매질의 단순한 상황에서는 파동의 주파수가 유지된다. 전파 속도가 바뀌면 파장이 달라진다. 빛의 색과 매질 내부 파장을 비교할 때 중요한 구분이다.

스넬의 법칙에 쓰는 입사각과 굴절각은 경계면 자체가 아니라 법선과 이루는 각이다. 기준선을 잘못 잡으면 각도 관계를 반대로 읽기 쉽다.

색에 따라 다른 경로

굴절률이 주파수에 따라 달라지면 빛의 여러 성분이 서로 다른 방향으로 진행할 수 있다. 프리즘이 백색광을 분리하는 현상은 이런 분산과 연결된다.

렌즈에서도 파장에 따른 초점 차이가 나타날 수 있다. 색에 따라 다르게 굴절된다는 사실은 유용한 분석 원리이면서 영상 장비에서 보정해야 할 원인이기도 하다.

갑작스러운 경계가 없는 경우

대기처럼 전파 속도가 공간에 따라 연속적으로 변해도 파동의 경로가 휘어질 수 있다. 멀리 있는 물체의 위치가 달라 보이는 신기루도 이런 굴절과 관련된다.

굴절과 회절은 서로 다른 질문에 초점을 둔다. 매질 변화에 따른 경로와 경계 주변의 퍼짐이 같은 상황에 함께 나타날 수 있으므로 둘을 무조건 배타적인 현상으로 볼 수는 없다.

관련 문서

빛 / 파장 / 반사