안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
빛의 반사란진행하던 빛이벽으로 입사한 공이 튕겨 나오듯 매질의 경계면에서 튕겨 나오는 현상이다. 빛의 반사는 반사의 법칙 1) 을 따른다.
즉, 경계면을 향해 입사한 광선과 경계면에서 반사된 광선은 경계선에 수직으로 세운 가상의 법선을 기준으로 항상 대칭이다. 그러므로 입사광선과 법선이 이루는 입사각과 반사광선과 법선이 이루는 반사각은 항상 같다. 이 반사의 법칙은 페르마의 최소 시간 원리 2) 와 호이겐스의 원리(Huygens' principle)로 설명할 수 있다.
평면거울의 원리
평면거울은 표면이 편평하고 매끈하며 뒷면에 은과 같은 금속이 도금된 유리제품이다. 평면거울의 원리는 아래 그림과 같다.
평면거울에서의 빛의 반사.
위 그림에서 보는 것처럼 연필의 한 점 A에서 사방으로 나온 빛의 일부가 거울로 입사하면 반사의 법칙에 따라 거울표면에서 반사하여 우리 눈으로 들어온다. 눈으로 들어온 연필의 반사광선을 연장하면 거울 속 점 A`에서 만나게 된다.
인간의 뇌는 빛이 직진한다고 생각하기 때문에 거울 속의 점 A`에서 나온 빛이 눈에 들어왔다고 느끼게 되며 거울 속에 연필이 있다고 착각하게 되는 것이다. 하지만 평면거울을 통해 우리가 지각하는 빛은 거울 속의 연필에서 나온 빛이 아니기 때문에 평면거울에 의한 상은 허상이라고 한다.
거울을 마주보고 서 있으면 거울 속의 내 모습과 실제의 나는 좌우가 바뀐 것처럼 느껴진다. 내가 오른손을 들면 거울속의 나는 왼손을 드는 것처럼 보이지만 거울 경계면을 기준으로 실제 나와 거울 속에 비친 내가 마주보고 있기 때문에 생기는 착각이다. 내가 오른손을 들면 왼손이 들리는 것처럼 보이지만 내 오른쪽의 물건 위치는 여전히 오른쪽에 그대로 있기 때문이다.
그러므로 거울에 생기는 상은 좌우 대칭이라기보다는 거울 경계면을 기준으로 앞뒤가 대칭이라 하는 것이 더 적절하다. 앞뒤가 대칭이기 때문에 거울의 경계면을 기준으로 나와 거울에 생긴 상과의 거리는 똑같고 내가 뒤로 한 발짝 물러나면 거울 속의 나도 동시에 한 발짝 뒤로 멀어지게 된다.
