물리학백과 상 (Image)
어떤 대상이 있을 때 적절한 방법을 통해 그것에서 시각적으로 감지되는 바를 나타내는 형상 또는 그림을 통칭해서 상(image)이라고 한다. 특히 물리학에서 물체의 상을 말할 때는 보통 거울이나 렌즈 등을 이용한 광학적 기구(사람의 눈도 포함)를 통해 주어진 것을 이야기한다.
이 광학적 상(optical image)과 관련된 많은 측면을 이해하는 데 반사 법칙(law of reflection), 굴절 법칙(law of refraction)과 같은 기하광학(geometrical optics)의 원리가 유용하다. 상에는 실상(real image)과 허상(virtual image)이 있는데, 그 차이를 렌즈를 통해 알아볼 수도 있지만 여기서는 거울을 놓고 알아보기로 한다.
그림 1. 평면거울에서의 물체과 허상
위 그림과 같이 점 P에 있는 물체 또는 광원(light source)에서 나온 빛살(light rays)이 평면거울에서 반사되어 그것이 우리 눈으로 들어오는 경우를 생각하자. 반사의 법칙에 의해 우리 눈에 들어온 빛살만 생각하면 그것들은 거울을 치워버렸을 때 점 P'에 위치한 광원에서 나온 빛살과 실제로 구별되지 않는다. 점 P'에 있는 ‘그것’을 점 P에 있는 물체의 허상이라고 하는데, 여기서 허상이란 말은 빛이 실제로 그곳, 즉 점 P'에서 나온 것은 아니기 때문에 붙여진 말이다.
그림 2. 오목거울에서의 실상
반면 위 그림처럼 점광원 P가 오목한 구면거울(spherical mirror)의 한 축 상에 있는 경우를 보자. 이 경우 (만약 점 P가 거울에서 상당히 떨어져 있으면) P에서 나온 빛살이 거울에서 반사된 후 한 점 P'을 향해 수렴하게 되므로 우리 눈에는 마치 점 P'에 빛을 내는 물체가 있는 것과 차이가 없게 된다. 이때 P' 위치의 상은 실상에 해당하는데, 그것은 빛이 실제로 그 점에서부터 퍼져나오기 때문이다.
그림 3. 볼록거울에서의 허상
이제 볼록거울을 생각하면 그림 3에서와 같이 평행광선이 반사되어 더 이상 한 점으로 모이지 않고 발산하게 된다. 만약 우리 눈이 이 반사되는 빛살의 일부를 취하게 되면 우리 눈은 빛살이 거울 안쪽에 있는 점광원으로부터 퍼져 나오는 것으로 느끼게 되며, 이들 퍼져 나온 빛살이 실제로는 모이지 않는다는 점에서 허상이 된다.
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