LED를 활용한 빛의 세기 측정

2020. 9. 14. 19:52Etc

사람의 오감 중 가장 활용 빈도가 높고, 중요한 기관이 눈과 귀이다. 선천적 또는 사고로 시력과 청력을 잃어버린 사람들이 인생을 살아가면서 얼마나 큰 고통에 시달리는지 잘 알 것이다. 세상에 태어나서 죽을 때까지 사람은 눈으로 빛(전자기파)을 보며 귀로 소리(음파)를 듣는다. 우리의 생활 속에서 큰 비중을 차지하는 파동을 이해하기 위해 제7차 교육과정에서는 여러 학년에 걸쳐 파 동이 비중 있게 다루어지지만, 중학교 과정까지는 주로 관찰에만 초점이 맞추어져 학생들이 고등학교에 올라와 파동의 이론적인 면을 다룰 때 꽤 어려워하 는 것도 사실이다. 특히 파동의 세기는 초등ᆞ중학교 과정에서 다룬 내용이 아니기 때문에 10 학년에서 학생들이 처음으로 접하게 되는 개념이며, 학교현장에서는 주로 이론 적인 측면으로 다루는 경향이 많다. 학생들에게 수업하면서 꽤 애매했던 부분 이 구면파의 세기는 거리 제곱에 반비례한다는 것이다. 누구나 경험적으로 파원에서 멀어질수록 세기가 작아진다는 것은 알고 있다. 하지만 그것이 거리에 반 비례하는 것인지 거리 제곱에 반비례하는 것인지는 직접 실험을 해서 측정해봐 야만 알 수 있다. 거리에 따른 파동의 세기를 측정하는 방법에 대해 각 교과서에서는 다음과 같은 방법으로 탐구하도록 유도하고 있다.

 

빛을 이용하여 파동의 세기를 측정하는 실험, 즉 빛의 세기를 측정하기 위하 여 실험재료로 선택한 것은 LED(Light Emitting Diode)이다. LED를 활용하여 과학 교육적으로 접근한 논문은 발광다이오드와 꼬마전구를 이용한 초등학 교 전기 회로실험의 비교(성지현, 1998), LED를 활용한 과학 탐구 모듈의 개발이 전부였다. 외국에서는 LED를 활용하여 광전효과를 제시한 사례(Adolf Cortel, 2006. Wayne P. Garver, 2006)는 있으나, LED를 검출 기로 활용한 예는 없었다.

 

요즘 주로 사용되는 LED는 일반형 고휘 도 LED와 확산형(Flat) 고휘도 LED로 나 뉘는데, 점광원으로 활용하려면 확산형 고 휘도 LED를 사용하는 것이 좋다. 시중에 출시되는 고휘도 LED는 LED소자를 감싸고 있는 수지가 투명하기 때문에 외형으로 광원 색깔을 구분할 수 없다는 것에 주의하여야 한다. 일반형과 확산형을 구분하는 간단한 방법은 LED의 상단을 보면 되는데, 상단이 둥그런 모양이면 일반형이며, 빛이 퍼지는 각도는 30°정도이다. 상단 이 편평한 것이 확산형이며, 퍼지는 각도가 대략 100~140°정도이다.

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