광섬유램프

20    년    월    일     요일   시간 :                날 씨 :            장   소 :

학 교   학년   반    번   이  름 :

광섬유를 활용하여 멋진 램프를 만들어 보고, 광섬유에 대해 알아봅시다.

[생각해보기]

▶ 빛의 성질은 무엇입니까?

[준비물] 받침상자도면, 광섬유, 전지끼우개, 건전지, 스냅, 스위치, 스위치콘넥터, 3색 LED, LED콘넥터, 콘넥터용 전선, 전기테이프, 빨대,

순간접착제, 전선스트리퍼(니퍼), 가위, 송곳, 펜

[실험방법]

[ 받침상자와 전기회로 만들기 ]

1. 받침 상자 도면을 완성선을 따라 오려냅니다.

2. 오려낸 도면을 접는 선대로 접고 풀칠 또는 테이프로 고정하여 완성합니다.

3. 상자 중앙에 LED를 꽂을 수 있는 구멍을 송곳(연필 끝)으로 뚫습니다.

4. 스위치를 꽂을 부분도 표시하여 스위치의 다리가 꽂아지도록 뚫어놓습니다.

종이 위에서 스위치를 힘껏 누르면 구멍이 뚫어 집니다.

5. 전지끼우개에 건전지를 끼우고 스냅을 연결합니다.

스냅의 전선 피복을 미리 제거합니다.(약 2cm)

6. LED콘넥터에 콘넥터용 전선 2개(적, 흑)를 끼운 다음, LED도 끼웁니다.

LED의 긴다리(+)에는 적색전선을, 짧은다리(-)에는 흑색전선을 끼웁니다.

전선 전체의 길이가 약 5~6cm되도록 자른 다음 피복을 1cm정도 제거합니다.

7. 스위치콘넥터에 콘넥터용 전선 2개를 끼워 피복을 제거합니다.

스위치는 극성이 없으므로 전선 색에 상관없습니다.

스위치에는 다리가 3개 이지만 콘넥터는 구멍이 2개 입니다. 3개 중 2개에만 꽂으세요.

8. 그림과 같이 건전지, LED, 스위치를 연결하고  스위치를 닫아 LED에 불이 잘 들어오는지 확인합니다.

LED와 스위치 모두 상자 위에, 연결할 콘넥터는 모두 상자 밑에서 서로 끼워줍니다.

9. 전선의 연결부위를 전기테이프로 감아 전선들이 서로 닿지 않게 하고, LED와 스위치의 콘넥터도 상자에 테이프로 고정시킵니다.

[ 광섬유장식 만들기 ]

1. 광섬유를 12cm길이로 20개를 준비합니다.(1인 2.4m)

광섬유를 자를 때는 잘 드는 가위나 칼로 한번에 잘라 단면이 고르도록 합니다.

광섬유의 길이는 1인 2.4m 내에서 자유롭게 하여도 좋습니다.(갯수는 20)

2. 빨대를 1.5cm로 자른 뒤 광섬유들을 꽂아 채웁니다.

3. 빨대의 아랫부분을 LED에 꽉 눌러 끼웁니다.

4. 전기테이프를 빨대에 감아 빨대와 광섬유를 고정시킵니다.

전기테이프는 LED의 빛이 빠져 나가는 것을 방지해 주는 역할도 합니다.

5. 광섬유의 방향을 손으로 만져 내가 원하는 모양이 되도록 만들어줍니다.

폭포모양, 분수모양, 무지개 모양 등 다양한 모양을 생각해 보세요.

6. 순간접착제를 빨대 부분에 떨어뜨려 완전히 고정시킵니다.

7. 스위치를 닫아 불이 들어오는 모습을 관찰합니다.

*실험 시 주의 사항*

1. 받침상자 속 전기회로를 만들 때, 전선들 끼리 서로 닿지 않도록 연결부분을 전기테이프로 감아줍니다.

2. 광섬유를 자를 때는 되도록 한번에 잘라 잘린 면이 고르게(평평하게)되게 하세요.

3. 만약 불이 들어오지 않거나, 전지에서 열이 많이 난다면 전기 회로를 다시 한번 살펴 확인하세요.

[확인 학습]

1. 광섬유에서 불이 들어오는 모습은 어떻습니까?

2. 광섬유의 특징을 정리해보고 이들을 활용한 것들을 주변에서 찾아봅시다.

[원리 학습]

빛(light)은 반사, 굴절, 간섭, 회절 등 파동의 특징을 가지고 있습니다. 파장이 비교적 짧아 직진하는 성질을 가지고 있으며, 다른 매질의 경계면을 만나면 일부는 반사되고 일부는 굴절됩니다.

오늘 실험에서 사용한 광섬유의 내부는 대부분 유리로 만들어지며, 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있습니다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복이 입혀져 있습니다.

코어부분은 굴절율이 높은 유리로, 클래딩 부분은 굴절율이 낮은 유리로 되어있어 중심부 유리를 통과하는 빛이 광섬유 밖으로 빠져 나가지 않고 100% 반사(전반사) 되므로 에너지의 손실이 적고, 외부 환경의 영향을 많이 받지 않아 데이터를 송수신 하는데 좋은 재료로 평가받고 있습니다.

인터넷을 연결할 때 사용하는 ‘광케이블’ 이라는 말을 들어 보았을 것입니다. 광섬유를 다발로 모아 데이터를 송수신하게 만든 케이블이지요. 광케이블은 컴퓨터 등에서 보내는 전기신호를 빛으로 받아들여 먼 곳까지도 빠르고 정확하게 신호를 전달합니다. 이런 광섬유의 특징을 이용해 대륙간 신호전달, 해저 신호전달에도 사용되고 있습니다.

[느낀점]