실험 제목	거울의 원리			실험 원리	거울의 반사 원리 이해
실험 시간	40분	실험 분야	물리	실험 방법	개별 실험
세트구성물	플라스틱 거울, 거울시트, 원통형 지관, 개별 활동지
교사준비물				학생준비물	가위, 자, 셀로판테이프
실험 결과	학생 1인당 평면거울 1개와 원통거울 1개, 개별 활동지 1부를 가져갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 가위를 사용할 때 다치지 않도록 지도하십시오. TIP 2. 거울 접착 시트가 구겨지지 않도록 주의하십시오.

■ 교사용 실험 자료실 ■

거울 [mirror]

빛의 반사를 이용하여 상(像)을 맺는, 즉 물체의 모습을 비추는 도구. 옛날에는 은(銀) ·청동(靑銅) ·철(鐵) 등의 표면을 갈아 광을 낸 것이었으나, 현재는 표면이 편평한 유리판 뒷면에 수은(水銀)을 바르고, 그 위에 습기를 막기 위하여 연단(鉛丹)을 칠한다. 보통 거울이라고 하면 표면이 편평한 평면거울을 가리키지만, 넓은 의미로는 오목거울[凹面鏡]이나 볼록거울[凸面鏡] 등 구면거울[球面鏡]을 비롯하여 유원지 같은 데서 볼 수 있는 표면이 만곡(彎曲)되어 특수한 상(像)을 맺는 것도 있다.

거울의 원리

대부분의 면은 빛을 모든 방향으로 반사시키는데 거울과 같이 아주 매끄러운 면은 빛을 일정한 규칙에 따라 반사시킨다.

종이와 같은 재료를 현미경을 통하여 보면 아주 많은 굴곡을 볼 수 있다. 이와 같이 거친 면에서 반사한 빛은 모든 방향으로 흩어진다. 이와 같은 반사를 난반사라고 하며 우리가 물체를 어느 방향에서나 볼 수 있는 것은 그 물체의 표면에서 일어나는 빛의 난반사 때문이다. 빛을 물체에 비추었을 때, 그 물체의 성질에 따라 흡수하기도 하고 반사하기도 하는데 금속이나 유리면과 같이 아주 매끄러운 면에서는 빛을 거의 반사한다. 이것이 거울의 원리이며 일정한 반사법칙에 따른다.

거울은 유리의 한쪽 면에 은과 같은 재료를 도금(예전에는 수은을 칠했다 하나 수은 중독의 위험성으로 인하여 사용하지 않음)하거나 알루미늄과 같은 재료를 진공중에서 높은 열로 녹여 수증기와 같이 날아가게 하여 유리에 묻게 만드는 방법(전문용어로 진공증착이라 하며 연구실험용에 사용)을 사용하여 빛을 반사하게 만든다. 이렇게 함으로써 빛이 규칙적으로 반사할 수 있도록 하고, 대부분의 빛이 흡수되지 않고 반사할 수 있도록 한다.

옛날에는 유리가 없었고, 유리가 있더라도 반사하는 재료를 뒷면에 칠할 수 있는 기술이 없었기 때문에 구리나 청동을 납작한 판으로 만들어 한 쪽에는 무늬를 넣고 반대편은 아주 곱게 갈아 광택을 내어 거울로 사용하였다. 이런 거울은 박물관에 가면 볼 수 있는데 거울면보다 무늬가 있는 면만 강조되어 전시되어 있다.

구의 일부분을 이용하여 만든 반사면이 볼록한 거울. 거울축에 나란하게 빛을 입사시키면 반사면에서 반사의 법칙에 따라 반사된 빛은 거울 뒤의 한 점에서 나온 것처럼 진행한다. 이 점을 볼록 거울의 허초점이라고 하고, 거울의 중심에서 허초점까지의 거리를 초점 거리라고 한다. 볼록 거울에서 빛은 다음의 경로를 따른다.
① 거울 축에 나란하게 입사한 광선은 반사한 후 허초점에서 나온 것처럼 진행한다.
② 허초점을 향하여 들어온 빛은 반사한 후 나란하게 나아간다.
③ 구심을 향하여 들어온 빛은 반사 후 그대로 되돌아 나아간다.
④ 거울의 중심에 입사한 광선은 반사 후 거울축에 대하여 대칭인 방향으로 나아간다.
볼록 거울에 의한 상은 물체의 위치에 관계없이 물체보다 작은 정립 허상이 거울과 허초점 사이에 생긴다. 이 때 거울 중심에서 물체까지의 거리를 a, 상까지의 거리를 b, 초점 거리를 f, 곡률 반지름을 r이라고 하면

이 때 f와 b는 음(-)의 값을 갖는다.