비 오는 날도 OK! 교실에서 무지개를 만들자! 페트병이 ‘빛의 분산’ 마법 도구로 변신！
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
과학 수업에서 ‘빛의 성질’, 특히 ‘빛의 분산’이라는 개념을 다룰 때, 여러분은 어떻게 학생들의 호기심을 자극하시나요? “빛은 여러 가지 색으로 나뉘어요”라고 말로 설명하는 것도 좋지만, 역시 실제로 그 현상을 눈앞에서 보여주고 싶지 않으신가요?
맑은 날 밖으로 나가 물호스로 물을 뿌리면 아름다운 무지개를 관찰할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 태양을 등지고 반짝이는 물방울에 빛이 비치면서 선명한 일곱 빛깔의 아치가 나타나는 순간은 그야말로 감동적이죠! 저도 예전에 학생들과 운동장에서 무지개를 만들어 본 적이 있는데, 그 아름다움에 정신을 빼앗겨 좀처럼 수업으로 돌아가지 못했던 씁쓸한(?) 경험이 있습니다（笑）。게다가 날씨의 영향을 받기 때문에 언제든지 보여줄 수 없다는 점도 아쉬운 부분입니다.
그래서 이번에 소개해 드릴 것은 날씨와 상관없이, 교실 안에서도 간단하게, 그것도 놀라울 만큼 선명한 무지개를 재현할 수 있는 실험입니다! 준비물도 간단하고, 학생 한 명 한 명이 자신의 눈으로 ‘빛의 분산’이 만들어 내는 아름다움을 직접 체험할 수 있는 특별한 방법입니다. 자, 그럼 이 마법 같은 ‘과학 레시피’를 함께 살펴볼까요?
과학 레시피: 흔한 페트병이 ‘무지개 제조기’로 변신!
이 실험의 주인공은 놀랍게도 1.5L짜리 둥근 페트병입니다! 네, 미쓰야 사이다 같은 음료에 사용되는 원통형 페트병이 빛의 분산을 아름답게 보여주는 마법의 도구로 변신합니다.
【준비물】
- 1.5L 둥근 페트병(미쓰야 사이다 등의 음료에 사용되는 표면이 매끄러운 페트병을 추천합니다)
- 물
- 흰색 라이트(특히 LED 라이트를 추천합니다. 뒤에서 설명하겠지만 빛의 세기가 중요합니다!)
【실험 방법】
1 페트병에 물을 가득 채우기:
먼저 미쓰야 사이다 등의 둥근 페트병에 물을 가득 채웁니다. 공기방울이 많이 생기지 않도록 천천히 물을 넣어 주세요.
2 방을 어둡게 하고 빛을 비추기:
실험하는 방을 최대한 어둡게 만듭니다. 커튼을 닫고 불을 꺼 주세요.
그다음 페트병에 흰색 라이트의 빛을 비춥니다. 여기서 중요한 포인트는 벽을 등지고 라이트를 페트병에 비추는 것입니다. 그러면 페트병 안에서 반사된 빛이 여러분의 뒤쪽 벽에 나타날 것입니다.
3 빛의 각도를 조절하며 관찰하기:
라이트의 각도를 조금씩 바꿔 가면서 벽에 나타나는 빛을 자세히 관찰해 보세요. 그러면 어떤 일이 일어날까요? 벽에 선명한 일곱 빛깔의 무지개가 나타날 것입니다!
이 방법이라면 각 모둠에 페트병 하나와 라이트 하나만 준비해도 모든 학생이 쉽고도 인상적으로 무지개를 관찰할 수 있습니다. 실제로 해 보면 사진으로 보는 것보다 훨씬 아름다워서 저절로 “와!”라는 감탄사가 나올 정도입니다. 무엇보다 교실 안에서 실험을 끝낼 수 있기 때문에 실험이 끝난 뒤 바로 수업에 집중할 수 있다는 점도 선생님들에게는 반가운 장점이겠죠!
100엔 숍의 라이트 하나로 ‘감동’이 달라진다!
참고로 제가 이 실험에서 사용하는 라이트는 사실 100엔 숍에서 구입한 것입니다. 예전에는 다른 라이트를 사용했는데, 이번에 사용한 새로운 라이트가 빛의 세기가 더 강해서 훨씬 선명하고 또렷한 무지개를 보여주었습니다.
솔직히 말하면 “처음부터 이걸 쓸걸 그랬다!” 싶어서 조금 아쉽기도 했습니다（笑）。빛의 세기 하나만 달라져도 이렇게까지 보이는 모습이 달라질 수 있다는 사실을 다시 한번 실감했습니다.
무지개가 생기는 과학적 이유: 빛의 ‘분산’을 이해해 보자
이 아름다운 무지개가 만들어지는 현상은 ‘빛의 분산’이라는 과학적 원리로 설명할 수 있습니다.
태양빛이나 흰색 라이트의 빛은 사실 여러 가지 색의 빛(빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라 등)이 섞여 만들어진 것입니다. 이 빛들이 물방울(이번 실험에서는 페트병 속의 물) 안으로 들어갈 때, 색깔에 따라 물속에서 진행하는 속도가 조금씩 다르기 때문에 꺾이는 정도(굴절률)도 조금씩 달라집니다.
위 그림처럼,
- 빨간색 빛은 다른 색에 비해 물속에서 꺾이는 정도가 작고(굴절률이 작고), 비교적 곧게 진행하기 때문에 무지개의 바깥쪽에 나타납니다.
- 반면 보라색 빛은 물속에서 꺾이는 정도가 크고(굴절률이 크고), 더 크게 굴절하기 때문에 무지개의 안쪽에 나타납니다.
이처럼 빛이 물방울 속에서 색깔에 따라 서로 다른 각도로 굴절되고 반사되면서 빛이 여러 색으로 나뉘고, 우리가 보는 일곱 빛깔의 무지개가 만들어집니다.
이 실험은 초등학생도 즐길 수 있을 만큼 간단하지만, 그 안에는 빛의 굴절과 분산이라는 물리학의 깊이 있는 원리가 숨어 있습니다. 그래서 더욱 매력적인 실험이라고 할 수 있습니다.
선생님들은 빛의 파동, 즉 광파와 관련해서 또 어떤 실험을 학생들에게 보여주고 계신가요? 여러분의 활용 사례도 꼭 알려 주세요!
자, 다음 실험에서는 이 페트병을 이용해 ‘석양’을 재현해 보겠습니다! 기대해 주세요!
문의 및 의뢰 안내
과학의 신비와 재미를 더욱 가까이에서 만나 보세요! 집에서도 할 수 있는 재미있는 과학 실험과 그 요령을 알기 쉽게 소개하고 있습니다. 다양한 실험을 직접 찾아보세요!
・운영자・쿠와코 켄에 대해서는여기
・각종 의뢰(집필・강연・실험 교실・TV 과학 자문・출연 등)는여기
・새로운 글 소식은X에서 받아보실 수 있습니다!
과학의 네타 채널에서는 다양한 실험 영상을 공개하고 있습니다!
NEW 分解問題集 理科
- ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
７・８月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
