거울 속에서 사라진 케이크가 복원!? 중학생이 푹 빠지는 카드미러 실험
안녕하세요, 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠!
거울 앞에 서면 보이는 ‘또 다른 나’. 너무 당연해서 무심코 지나치기 쉬운 거울의 신비한 세계에 오신 것을 환영합니다. 만약 거울이 한 장이 아니라 두 장이 된다면… 과연 어떤 놀라운 풍경이 펼쳐질까요?
“에이, 어려울 것 같아…”라고 걱정하는 건 금물! 이번에는 단돈 100엔 숍 아이템만으로 눈이 휘둥그레질 만큼 아름다운 세상을 만들어내는, 마법 같은 과학 실험을 소개합니다. 남녀노소 누구나 “와!”하고 탄성을 지르게 될 빛의 일루션을 직접 경험해보지 않으시겠어요?
거울 딱 두 장으로 홀케이크가 짜잔!?
과학 수업에서 거울 단원을 가르칠 때, 빛의 경로와 상이 맺히는 원리를 말이나 그림으로만 설명하면 아이들이 흥미를 느끼기 어렵습니다. 학생들의 ‘?’ 하는 표정이 ‘!’로 바뀌는 순간을 보고 싶었어요. 그런 고민 끝에 제가 찾아낸 것이 바로 이 실험입니다.
주인공은 4분의 1 조각 케이크 그림입니다. 이 그림을 거울 두 장으로 감싸듯 세우면… 놀랍게도 마치 마법처럼 하나의 온전한 홀케이크가 나타납니다! 이 신기한 현상을 통해 거울이 만들어내는 상의 비밀과, 대칭이 주는 아름다움을 재미있게 배울 수 있습니다.
실험 준비물 및 방법
【준비물】
- 카드형 거울: 2개 (100엔 숍에서 쉽게 구할 수 있어요. 학생들 각자에게 나눠주기 좋은 간편함이 매력입니다.)
- 실험용 그림 시트 (4분의 1 조각 케이크, 별 모양 등 대칭성이 있는 도형이 좋습니다.)
- 두꺼운 종이나 테이프 (거울을 잘 세우기 위해 있으면 편리합니다.)
【방법】
- 4분의 1 케이크 그림을 인쇄하여 책상 위에 놓습니다.
- 카드 거울 두 장을 그림의 모서리(각)에 맞춰 90° 각도로 세웁니다.
- 두 거울 사이를 살짝 들여다보세요. …어떠신가요? 거울 속에 케이크의 상이 비치면서 멋진 홀케이크가 보일 겁니다!
- 여기서 한 발 더! 거울의 각도를 조금씩 좁혀보세요. 60°, 45° 등으로 바꿔가며 보면, 보이는 케이크의 수(상의 수)가 점점 늘어나는 것을 관찰할 수 있습니다. 마치 만화경(칼레이도스코프) 속 세상 같죠!
거울이 만들어내는 무한의 세계, 그 과학적 비밀은?
이 신기한 현상은 바로 ‘빛의 반사’ 때문에 일어납니다. 한쪽 거울에 비친 케이크의 상이, 다시 다른 쪽 거울에 비치고, 그 상이 또 맞은편 거울에 비치는 식으로 빛이 계속해서 반사를 반복하면서 수많은 상(
虛像
)이 보이게 되는 것이죠. 이를 **’맞춤 거울(合わせ鏡)’**이라고 부릅니다.
그렇다면 왜 각도에 따라 상의 개수가 달라지는 걸까요? 여기에는 재미있는 법칙이 숨어 있습니다.
- 상의 개수의 비밀: 사실, 보이는 물체(실제 물체 + 상)의 총 개수는360°÷거울 사이 각도
라는 간단한 공식으로 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 90°일 때는360÷90=4
입니다. 실제 물체가 1개이므로 상은 3개가 보여 총 4개로 홀케이크가 완성되는 것이죠. 60°라면 총 6개, 45°라면 총 8개의 케이크가 보이는 셈입니다. 꼭 실험으로 직접 확인해 보세요! - 대칭성의 발견: 이 실험은 수학이나 미술로도 연결되는 **’대칭성’**을 배우는 데도 아주 좋습니다. 케이크나 별 모양이 아름답게 보이는 것은 그들이 선대칭 도형이기 때문입니다. 자연계를 둘러보면, 나비의 날개나 눈의 결정 등 아름다운 많은 것들이 대칭성을 가지고 있습니다. 이 실험은 과학적인 시각뿐만 아니라, 사물의 **’아름다움의 원리’**를 깨닫는 계기를 마련해 줍니다.
일상에 숨겨진 맞춤 거울의 세계
이 ‘맞춤 거울’ 기술은 우리 주변에서도 활약하고 있습니다.
예를 들어, 과학 기술관에 있는 전시물처럼요. 아래 사진처럼 큰 거울 두 장을 사용해서 마치 공간이 무한히 펼쳐지는 듯한 신기한 경험을 할 수 있습니다.
또한, 예술가 쿠사마 야요이의 작품 **’인피니티 미러 룸(Infinity Mirror Room)’**은 방 전체를 거울로 둘러싸 무한한 공간을 창조하는 예술입니다. 게다가 미용실에서 뒷머리를 확인할 때 쓰는 손거울도 맞춤 거울의 한 종류랍니다.
단 하나의 그림과 두 장의 거울에서 시작하는 이 실험은, 빛의 성질부터 수학적 법칙, 예술, 그리고 일상 속 과학으로까지 배움의 세계를 크게 넓혀줍니다. 무엇보다 누구나 “와, 신기하다!”하고 느낄 시각적 충격은 과학이 얼마나 **’재미있는지’**를 경험하는 최고의 입구가 될 것입니다.
집이나 교실에서, 이 작은 빛의 마법을 꼭 한번 시도해 보세요!
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