신기루는 왜 생길까?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

더운 여름날 자동차를 타면 아스팔트 도로 위에 물웅덩이가 있는 것처럼

보이는 경우를 볼 수 있다. 하지만 가까이 가면 사라져버리는데

이것을 신기루 현상 이라고 말한다.

물웅덩이 신기루를 볼수 있는 이유는 빛의 굴절 때문이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

아스팔트가 뜨거운 햇빛을 받아 가열되면 아스팔트 위에 공기는 다른 공기들에 비해 뜨거워 진다.

뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮다  ( 뜨거운 공기 < 차가운 공기 )

 

뜨거운 공기에서는 분자들의 움직임이 빨라지기 때문이다.

그래서 빛(=햇빛)은 차가운 공기보다 뜨거운 공기에서 속도가 더욱 빠르다.

( 밀도가 클수록 빛이 통과하기가 힘들다 )

 

이러한 밀도 차이 에 의해 공기의 층 이 생기게 되면은

그 경계면에서 빛의 굴절이 일어나게 되는 것이다.

 

빛의 속도는 약 3×10^8 [m/s] 이고

이러한 빛은 항상 같은 속도로 통과하지 않고 통과하는 물질에 따라서 다르게 나타난다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

위에서 말했듯 빛은 진공 상태(아무것도 없는 상태)보다 공기 중에서는 느리게 진행될것이다.

또 물을 통과할 때도 속도가 느려진다.

 밀도가 클수록 빛의 속도 ↓

 

 

지면에 있는 공기로 빛이 들어올수록 그 빛은 위쪽으로 굴절 되어 반대편 물체가 지면에 있는 것처럼 보이게 되는 것이다. 예를 들면 계곡에서 놀고 있다가 물속에 있는 돌을 손으로 잡으려고 하면

우리는 눈으로 보는 것보다 물이 더 깊을 것을 알 수 있는데 이는 공기중에서 진행하던 빛이 물로 들어가면서 빛이 굴절 되어 실제보다 얕게 보이는 것이다.

 

 

위에 사진을 보면

물이 담긴 유리잔 속에 연필을 넣고 보면은 연필이 휘어져 있는 것처럼 보이는데

이것 또한 빛의 굴절 에 의해 일어나는 현상이다.

공기중에서 빛이 오는 속도 와 물 속에서의 빛이 움직이는 속도 가 서로 다르기 때문이다.

 

 

연필의 끝이 원래의 위치 X보다 수면에 더 가까운 곳 Y점에 있는 것처럼 보인다.

공기와 물의 경계에서 빛이 굴절하지만 우리는 빛이 직진한다고 인식하기 때문이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이에 따라 실제로는 멀리 있는 물, 나무 에서 출발한 빛이 굴절을 통해

우리의 눈에 도달하게 되는 것이다.

 

사막 같은 곳은 위의 차가운 공기 와 밑에 뜨거운 공기 의 밀도로 인해

빛이 굴절하므로 멀리 있는 물체에서 출발한 빛이 굴절을 통하여

우리 눈에 도달하게 되고

 

실제보다 가까운 것으로 우리 눈이 인식하게 되는 것이다.

 

이처럼 빛의 굴절 현상에 의하여 물체가 실제보다 떠서 보이거나

가깝게 보이는 현상을 모두 통틀어서 신기루 현상 이라고 한다.