왜 깊은물은 굴절각의 크기가 작아지나요?

Question

파동의 굴절을 배우다가 궁금증이 생겨서 질문 남깁니다. 굴절각이 작을수록 깊은 물 이라고 선생님께서 알려 주셨는데 왜 그런지 그 원리가 궁금합니다!ㅎㅎ

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

빛이 다른 매질로 이동할 때, 그 방향이 바뀌는 현상을 굴절이라고 하며, 이때 빛의 방향이 얼마나 바뀌는지를 나타내는 것이 굴절각입니다.

그리고 굴절각의 크기는 매질의 굴절률에 따라 결정됩니다.

굴절률은 빛이 매질을 통과하는 속도에 따라 달라지는데, 빛이 매질을 느리게 통과하면, 그 매질의 굴절률은 더 크게 되는 경향이 있습니다.

따라서, 물이 깊어질수록 압력이 커지고, 물의 밀도도 증가하고, 이로 인해 빛의 속도가 감소하기 때문에 굴절률이 증가하는 것입니다.

그리고 굴절률이 증가하면, 빛은 매질과 수직인 방향으로 더욱 꺾이게 되어 굴절각이 작아지게 됩니다.

이 때문에 깊은 물에서는 굴절각이 작아지는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

파동의 굴절은 파동이 매질의 경계면을 통과할 때, 매질의 밀도 차이로 인해 진행 방향이 바뀌는 현상입니다. 깊은 물의 경우, 표면 근처의 물의 밀도가 깊은 물의 밀도보다 낮습니다. 따라서, 표면 근처의 파동은 깊은 물의 밀도에 의해 굴절되어 진행 방향이 바뀝니다. 굴절각은 진행 방향의 변화량으로, 굴절각이 작을수록 진행 방향의 변화량이 작다는 의미입니다. 따라서, 깊은 물의 경우, 표면 근처의 파동이 깊은 물의 밀도에 의해 굴절되어 진행 방향의 변화량이 작아지기 때문에 굴절각이 작아집니다