들어온 높이마다

높이가 다르면 나오는 각도도 다르다

햇빛은 물방울의 한 곳에만 닿지 않습니다. 가운데부터 가장자리까지 온 면에 고르게 닿습니다. 들어온 높이가 다르면 물방울 안에서 지나는 길도, 나오는 각도도 달라집니다. 아래 막대로 들어온 높이를 바꿔 보세요.

왜?가운데(높이 0)로 들어온 빛은 거의 꺾이지 않고 뒷벽에서 반사되어 해 쪽으로 되돌아갑니다(0°). 가장자리로 갈수록 나오는 각도가 커지다가, 높이 0.86쯤에서 약 42°로 가장 커집니다. 그보다 더 가장자리로 들어온 빛은 다시 작은 각도로 나옵니다.

더 알기들어온 높이는 물방울 반지름을 1로 보고 가운데에서 잰 높이입니다. 막대를 천천히 움직이며 위쪽 각도를 보면, 42° 근처에서는 높이를 바꿔도 각도가 거의 바뀌지 않는 구간이 있습니다. 이것이 다음 장면의 열쇠입니다.

나온 각도

42°

각도가 가장 커지는 높이

0.86

가장 큰 나온 각도

42°

물의 굴절률 식(IAPWS, 20 °C)과 빛의 꺾임·반사 식으로 계산