거울

거울

거울이란 빛의 반사를 이용하여 물체의 모양을 비추어 보는 도구이다. 일반적으로 투명한 유리 뒤쪽에 아말감을 바르고 그 위에 습기를 막는 연단을 칠해서 만든다.

개요

거울은 빛의 반사를 이용하여 물체의 모양을 비추어 보는 물건이다. 옛날에는 구리나 돌을 매끄럽게 갈아서 만들었는데, 지금은 보통 유리 뒤쪽에 아말감을 발라 만든다.

역사

거울은 빛이나 소리를 최대한 원래 특성에 가깝게 반사시키는 물체이다. 인류는 연못이나 원시적인 용기에 담긴 물의 표면을 거울로 사용하다가 흑요석 같은 암석을 갈아서 윤을 내 거울을 쓰기 시작했다. 1960년대 고고학자들은 오늘날 터키 영토인 아나톨리아 지역의 고대 무덤에서 기원전 6000년 정도에 쓰인 것으로 추정되는 흑요석 거울을 발견했다. 단단한 화산암인 흑요석 조각은 고대인들이 얼굴을 비쳐볼 수 있게 잘 갈려져 있었다. 기원전 4000년 메소포타미아 지역과 기원전 3000년대 고대 이집트에서는 구리를 갈아서 거울로 썼고, 기원전 2000년 중남미에서는 돌을 갈아 매끈하게 만들어 거울로 썼다. 중국에서는 기원전 2000년 청동거울을 사용했다.

종류

평면거울

평면거울

평면거울은 평면, 즉 평면을 갖는 거울이다. 욕실 거울 및 드레싱 거울은 모두 평면거울의 예이다. 모든 평면거울은 오목 거울과 같은 곡면 거울과 공유하지 않는 특정 물리적 특성을 공유한다. 반사각은 입사각과 동일하다. 빛의 광선이 평면 거울을 때릴 때, 그것은 그것이 쳤던 각도와 같은 각도로 다시 튀게 된다.

구면거울

구면의 일부를 반사면으로 한 거울이다. 구면의 바깥쪽에서 반사하는 철면경과 안쪽에서 반사하는 요면경이 있다. 구면 수차는 있지만 색수차는 없다. 구면 거울은 두 가지 형태가 있다 오목거울과 볼록거울 이 두 거울이다. 거울에는 다양한 곡률을 가할 수가 있다. 하다못해 물결 모양이 거울을 만드는 것도 무리는 아니다.

볼록거울

볼록거울

볼록거울은 거울의 면이 볼록한 거울로서 빛이 반사되면 퍼지게 한다. 초점은 없고 거울 면 뒤에 허초점이 있다. 시야가 넓어지기 때문에 모퉁이에 있는 거울에 많이 쓰인다. 또 자동차 사이드미러에도 쓰인다.

오목거울

오목거울은 거울의 면이 오목한 거울로 빛을 모아준다. 그래서 거울 면 앞쪽에 초점이 생긴다. 빛을 모아주기 때문에 밝은 빛이 필요한 곳에 많이 쓰이는데 치과의사들이 들고 다니는 소형 거울에 쓰인다. 또 반사경이 있는 현미경에도 쓰인다. 고배율로 관찰하면 빛이 부족해져 상이 어두워진다. 그래서 반사경으로 오목거울을 사용하는 것이다. 저배율일 때는 반사경을 돌려 평면거울로 사용을 한다. 반사경에는 두 면이 있는데 한 면은 평면이고, 다른 면은 오목이다. 그리고 동굴 탐사용 헤드랜턴에도 있고 손전등 안에도 있다.

원리

표면이 매끄러운 물체는 빛을 일정한 방향으로 반사하기 때문에 물체에 주변의 모습이 잘 비치지만, 표면이 매끄럽지 않은 물체는 빛을 여러 방향으로 반사하기 때문에 물체에 주변의 모습이 잘 비치치 않는다. 이러한 원리를 이용해서 거울이 만들어졌으며, 현대 거울은 투명한 유리에 알루미늄 등의 금속을 씌워 만든다.

빛의 반사

빛은 성질이 같은 물질 내에서 직진하는 성질이 있다. 하지만 빛이 물체에 부딪히면 빛의 진행 방향이 바뀌게 되는데 이것을 반사라고 한다. 우리가 물체를 눈으로 보게 되는 과정은, 광원에서 출발한 빛이 물체에 부딪혀 반사하고, 반사된 빛이 우리 눈으로 들어오기 때문에 우리는 물체를 볼 수 있게 된다. 또, 우리가 영화관에서 영화를 볼 때는 영사기로 영화의 필름에 빛을 쏜다. 그러면 영사기를 통과한 빛이 앞쪽의 스크린에 반사되어 우리 눈으로 들어오기 때문에 영화를 감상할 수 있다. 빛이 물체 면에서 반사할 때 일정한 규칙이 있다. 거울 면에 들어가는 빛을 입사 광선, 거울 면에서 반사된 빛을 반사광선이라고 한다. 그리고 거울 면에 빛이 닿는 곳에서 거울과 수직인 선을 법선이라고 한다. 이러한 입사광선과 법선이 이루는 각을 입사각이라고 하며, 반사각은 반사 광선과 법선이 이루는 각을 반사각이라고 한다. 입사 광선과 반사광선, 법선은 모두 한 평면에 있다. 이때 입사각과 반사각은 같다 이것을 반사의 법칙이라고 한다.

볼록 거울의 원리

볼록거울을 통해서 보면 항상 실제보다 작고 똑바로 되어있는 상들만 보여 범위를 넓게 볼 수 있다는 장점이 있다. 이러한 볼록거울은 자동차의 사이드 미러와 상점의 도난방지 거울로 활용된다. 볼록거울에선 거꾸로 된 상은 절대로 볼 수가 없다. 만약 볼록거울로 거꾸로 된 상이 보인다면 자동차의 사이드미러로 절대 활용될 수 없다. 반사면이 볼록한 곡면인 거울인 볼록거울은 거리에 상관없이 항상 작게 보이고 선 상으로 보이게 된다. 그렇게 때문에 대부분 자동차의 백미러 등에 사용이 된다.

오목 거울의 원리

오목 거울로 물체를 보면 물체와 거울 사이의 거리에 따라 나타나는 모습이 서로 다르게 보인다. 오목 거울은 가까이에서 보면 크게 보이지만 멀어질수록 작게 보이고 거꾸로 보인다. 오목 거울은 빛을 모이게 하므로 먼 곳까지 볼 수 있게 해주기 때문에 좁은 입 안쪽을 잘 보기 위해서 치과용 거울, 반사경에 빛이 많이 들어와야 물체를 잘 볼 수 있는 현미경, 자동차의 전조등이나 손전등에서 빛을 모아줄 때 사용된다. 오목거울은 가까울 때, 크게 보이고 바로 선 상으로 보이고 거리가 멀 때에는 작고 거꾸로 선 상으로 보이게 된다.

활용

매직미러

매직미러(magic mirror)란 한쪽에서 보면 반대쪽의 물체를 볼 수 있으나, 반대쪽에서는 한쪽의 물체를 볼 수 없도록 제작된 거울이다. 유리의 한쪽 면에 금속을 진공증 착하여 반사율을 50% 정도로 하여 만드는 것으로, 증착면 쪽에서는 금속 표면에 빛이 반사하여 그 건너편을 보기가 어렵다. 매직미러는 거울에 붙이는 금속을 통상의 거울보다 얇게 붙인 것이다. 어느 상황에서나 한쪽에서만 보이는 것은 아니고, 어두운 쪽에서 볼 때는 잘 보이나, 밝은 쪽에서 보면 잘 안 보이는 유리이다. 일반적인 밤 시간대의 유리창을 생각하면 된다. 진짜 거울과 매직미러를 구분하는 방법으로 널리 알려진 것으로는, 유리창에 손가락 끝을 대보았을 때 비친 손가락과 진짜 손가락이 맞닿으면 진짜 거울, 둘 사이에 약간의 갭이 있으면 매직미러라는 속설이 있으나 이는 반만 맞는 말이다. 둘 다 만드는 원리는 똑같고 뒤에 칠한 금속 피막의 두께만 다를 뿐인데 다른 상이 나타난다는 것 자체가 어불성설이기 때문이다.

참고자료

• 〈거울〉, 《위키백과》
• 〈거울〉, 《네이버 국어사전》
• uriahae, 〈구면거울에 의한 상〉, 《네이버 블로그》, 2014-03-06
• 안경애 기자, 〈거울의 역사와 과학〉, 《디지털타임스》, 2012-02-07
• 〈평면 거울의 특성〉, 《과학미디어포털》
• 잡동사니, 〈오목 거울??? 볼록거울???〉, 《티스토리》, 2017-11-03
• 대한민국 교육부, 〈거울의 원리와 이용〉, 《티스토리》, 2015-07-09
• 아이생각, 〈거울의 유래와 오목거울과 블록거울 특징과 거울의 반사원리 알아보기〉, 《네이버 블로그》, 2019-04-25
• 〈숟가락은 오목거울도, 볼록 거울도 될 수 있다>? 생활 속에서 만나는 빛의 반사와 굴절의 원리〉, 《삼성디스플레이 뉴스룸》, 2021-02-24
• 〈일반투명경〉, 《네이버 지식백과》
• 〈매직미러〉, 《나무위키》

같이 보기

• 유리
• 미러
• 아말감
• 거울세계

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