KR101129540B1 - 무지개 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무지개 발생장치에 관한 것으로, 특히 속이 빈 반구형의 수조로서, 상부는 개방되어 개방부를 가지고, 하부는 차광되는 재질로 이루어지며, 상기 수조의 하부 중 일부는 빛이 들어오는 투광부를 가지는 수조; 상기 수조의 투광부로 빛을 조사하여 상기 수조의 개방부로 빛이 나아가게 빛을 조사하는 광원; 및, 상기 수조를 기준으로 광원의 반대편에 위치하는 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 무지개 발생장치에 관한 것이다.

이를 통하여 물방울 내에서 각 파장의 빛이 굴절되는 굴절각이 달라짐에 따라 입사된 빛의 분산이 이루어져 무지개가 발생하는 원리를 학생들에게 교육할 수 있고, 상기 수조에 부유물을 투입하거나, 연기발생을 통하여 오염된 공기에서는 무지개 발생이 어려운 것을 보여주는 교육을 할 수 있다.

무지개, 발생, 오염

Description

무지개 발생장치 {APPARATUS FOR MAKING RAINBOW}

본 발명은 무지개 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물방울 내에서 각 파장의 빛이 굴절되는 굴절각이 달라짐에 따라 입사된 빛의 분산이 이루어져 무지개가 발생하는 원리를 학생들에게 바로 시각적으로 구현하여 교육할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수조에 부유물을 투입하거나, 연기발생을 통하여 오염된 공기에서는 무지개 발생이 어려운 것을 실시간으로 보여주는 교육을 할 수 있는 무지개 발생장치에 관한 것이다.

무지개는 다양한 파장대의 광선이 합쳐진 백색광원인 태양광이 공기 중에 부유하는 물방울에 입사하여 굴절되는 과정에서 각 파장대별로 다른 굴절각을 가짐에 따라 빛의 분산이 일어나 발생하는 자연현상이다.

따라서 빛의 굴절 및 분산에 관한 내용을 공부하는 경우에, 무지개는 매우 자주 등장하는 주제이다.

하지만 이러한 자연현상이 빛의 굴절 및 분산에 의하여 발생하는 것을 설명한 교재나 그림은 많이 존재하나, 이와 같은 내용을 실질적인 실험으로 학생들 앞에서 시현하여 가시적이고, 즉각적으로 학생들에게 보여주는 실험장치는 존재하지 않는 실정이다. 따라서 실생활에서 흔히 목격할 수 있는 현상과 빛의 분산 및 굴절에 관한 지식을 서로 연결하여 학생들이 보다 쉽고 흥미롭게 빛의 굴절 및 분산에 관한 지식을 받아들일 수 있도록 하는 실험장치의 개발이 절실하다.

또한 근래에 들어서는 이러한 무지개의 관찰이 점점 어려워지고 있는데, 이에 대한 이유가 도 1에 도시한 바와 같이, 공기 중에 물방울과 함께 분산된 오염물질에 의하여 무지개의 생성이 어려워짐을 바로 실험을 통하여 알아볼 수 있도록 함으로써 학생들에게 환경오염의 심각성 및 이에 따른 결과를 즉각적으로 보여줄 수 있어서 인식의 폭의 넓혀줄 수 있는 실험장치의 개발이 또한 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 물방울 내에서 각 파장의 빛이 굴절되는 굴절각이 달라짐에 따라 입사된 빛의 분산이 이루어져 무지개가 발생하는 원리를 학생들에게 바로 시각적으로 구현하여 교육할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수조에 부유물을 투입하거나, 연기발생을 통하여 오염된 공기에서는 무지개 발생이 어려운 것을 실시간으로 보여주는 교육을 할 수 있는 무지개 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

속이 빈 반구형의 수조로서, 상부는 개방되어 개방부를 가지고, 하부는 차광되는 재질로 이루어지며, 상기 수조의 하부 중 일부는 빛이 들어오는 투광부를 가지는 수조;

상기 수조의 투광부로 빛을 조사하여 상기 수조의 개방부로 빛이 나아가게 빛을 조사하는 광원; 및,

상기 수조를 기준으로 광원의 반대편에 위치하는 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 무지개 발생장치를 제공한다.

본 발명의 무지개 발생장치에 따르면, 물방울 내에서 각 파장의 빛이 굴절되는 굴절각이 달라짐에 따라 입사된 빛의 분산이 이루어져 무지개가 발생하는 원리 를 학생들에게 바로 시각적으로 구현하여 교육할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수조에 부유물을 투입하거나, 연기발생을 통하여 오염된 공기에서는 무지개 발생이 어려운 것을 실시간으로 보여주는 교육을 할 수 있는 효과를 가진다.

따라서 이와 같은 실험을 통하여 어릴 적 많이 보아오던 무지개가 환경오염으로 사라질 수 있다는 내용을 실험적으로 입증하고, 이를 시각적으로 또한 즉각적으로 보여줌으로써 학생들에게 환경의 중요성을 제고할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 무지개 발생장치에 관한 것으로 속이 빈 반구형의 수조로서, 상부는 개방되어 개방부(12)를 가지고, 하부는 차광되는 재질로 이루어지며, 상기 수조의 하부 중 일부는 빛이 들어오는 투광부(14)를 가지는 수조(10), 상기 수조(10)의 투광부(14)로 빛을 조사하여 상기 수조(10)의 개방부(12)로 빛이 나아가게 빛을 조사하는 광원(20) 및, 상기 수조(10)를 기준으로 광원(20)의 반대편에 위치하는 스크린(30)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

즉, 도 2 내지 도 5에 그 구체적인 예를 도시한 바와 같이, 본 발명의 무지개 발생장치는 공기 중에 부유하는 물방울에 대응하도록 속이 빈 반구형의 수조를 구비하고, 여기서 증류수를 채워 물방울을 형성하도록 하고, 여기에 빛이 일정한 각도로 입사하도록 하기 위하여 상기 수조의 하부는 전체적으로는 차광되는 재질로 이루어지며, 상기 수조의 하부 중 일부에만 빛이 들어오도록 투광성을 가지는 재질 로 이를 구성하여 투광부(14)를 형성한다.

이와 같이 구성된 수조에는 빛이 입사하도록 광원을 구비한다. 상기 광원은 상기 수조(10)의 투광부(14)로 빛이 조사되어 상기 수조(10)의 개방부(12)로 빛이 나아가도록 빛을 조사하게 구성되어진다. 이를 통하여 도 2에 도시한 바와 같이 광원으로부터 입사한 빛이 수조의 증류수를 통과하여 스크린에 조사되어지도록 한다. 상기 광원은 백색광 또는 단색광 또는 기타 다양한 형태의 광원이 이에 적용될 수 있다. 즉, 단순히 빛의 굴절에 대한 실험을 하는 경우에는 레이저나 단색광 LED 등을 이용하여 단색광을 조사하여 빛의 굴절방향을 관찰하도록 할 수 있고, 빛의 굴절 및 분산을 함께 관찰하고 무지개를 관찰하기 위해서는 백색광을 적용할 수 있다.

상기와 같이 광원으로부터 조사된 빛이 수조 내의 물을 통과하면, 도 2에 도시한 바와 같이 빛의 분산 및 굴절이 발생하고, 이는 후방의 스크린에 무지개를 형성하게 된다. 상기 스크린은 통상의 스크린이 이에 적용될 수도 있고, 이외에도 통상의 벽면이 그대로 스크린 역할을 하는 경우에는 이러한 벽면이 스크린에 해당될 수도 있다. 이에 대한 구체적인 예는 도 4에 수조 및 광원 부분을 나타낸 사진이 있고, 도 5에는 여기에 빛을 조사한 경우, 스크린에 무지개가 나타나는 실험예의 사진을 나타낸다.

또한 이와 같은 무지개가 깨끗한 공기의 경우에는 쉽게 관찰되지만, 오염된 공기에서는 관찰되지 않는 것을 실험하기 위하여, 바람직하게는 상기 수조(10)에 부유물을 투입하는 투입장치를 더 포함하도록 할 수 있다. 이를 통하여 무지개 발 생장치의 수조에 담겨진 증류수를 부유물질로 혼탁하게 만들면 공기 중 먼지입자가 무지개 발생을 방해하는 것과 같은 원리로 무지개가 흐려지는 것을 실험할 수 있다.

상기 부유물질로는 입자 크기가 일정한 전분, 점토 및, 콜로이드성 물질 등을 들 수 있고, 이의 투입방법으로는 주사기, 피펫, 정량 펌프 등 들 수 있다.

또한 이외에도 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 수조(10)의 상부 중 상기 광원(20)의 반대편 또는 상기 수조(10)를 기준으로 상기 광원(20)의 반대편에 위치하는 연기발생장치(40)를 더 포함하도록 할 수도 있다. 이를 통하여 연기라는 실질적인 공해 요소를 통하여 무지개가 사라지는 것을 즉각적으로 보여줄 수 있고, 별도의 제거작업이 필요 없으므로 깨끗한 공기와 오염된 공기 상태를 반복적으로 실험이 가능한 장점이 있다. 상기 연기발생장치는 통상의 실험용 연기발생장치 등을 적용하거나, 기타 가연물질의 연소 등을 통하여 이를 구현할 수 있다.

이와 같은 실험을 통하여 어릴 적 많이 보아오던 무지개가 환경오염으로 사라질 수 있다는 내용을 실험적으로 입증하고, 이를 시각적으로 또한 즉각적으로 보여줌으로써 학생들에게 환경의 중요성을 제고할 수 있도록 하는 교육 자재를 제공할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

도 1은 깨끗한 공기와 오염된 공기에서의 무지개 발생 여부에 관한 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 무지개 발생장치에 대한 일 실시예 및 이의 작동 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 무지개 발생장치에 대한 다른 실시예 및 이의 작동 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 무지개 발생장치에 대한 또 다른 실시예의 일부 구성을 도시한 사진이다.

도 5는 도 4에 도시한 본 발명의 무지개 발생장치에 대한 또 다른 실시예의 실제 작동 예를 도시한 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 수조 12: 개방부

14: 투광부 20: 광원

30: 스크린 40: 연기발생장치

Claims (3)

1. 속이 빈 반구형의 수조로서, 상부는 개방되어 개방부를 가지고, 하부는 차광되는 재질로 이루어지며, 상기 수조의 하부 중 일부는 빛이 들어오는 투광부를 가지는 수조;

   상기 수조의 투광부로 빛을 조사하여 상기 수조의 개방부로 빛이 나아가게 빛을 조사하는 광원; 및,

   상기 수조를 기준으로 광원의 반대편에 위치하는 스크린;

   상기 수조에 부유물을 투입하는 투입장치; 및

   상기 수조의 상부 중 상기 광원의 반대편 또는 상기 수조를 기준으로 상기 광원의 반대편에 위치하는 연기발생장치를 포함하며,

   상기 투입장치 또는 상기 연기발생장치를 이용하여 상기 수조에 담겨진 증류수를 혼탁하게 하여 무지개를 사라지게 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무지개 발생장치.
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