직접 만지고 관찰하는 체험수학을 위한 교구입니다.

헤드라이트의 기본 원리는 전구에서 나오는 빛을 오목한 반사경에 받아 평행 광선으로 내보내어 멀리 비추는 것입니다. 반사면이 포물면으로 되어 있는 헤드라이트는 1910년 이후 개발되었습니다. 전구는 포물면의 초점의 위치에 놓여 있는데 전구에서 나온 불빛은 포물면인 반사면에 부딪힌 후 평행 광선으로 바뀌어 렌즈를 통과하여 운전자의 시야를 밝혀 주는 것입니다.

이와 비슷한 원리가 안테나에도 적용됩니다. 전파를 내보내는 안테나나 전파를 모으는 안테나 모두 반사면이 포물면으로 되어 있습니다. 전파를 내보내는 안테나의 가운데에는 반사기를 향해 전파를 발사하는 전자혼(electromagnetic horn)이 있고, 그 주위에 전파를 반사시키는 반사기가 설치되어 있습니다.

포물면 발화장치의 원리도 헤드라이트나 위의 안테나와 같습니다. 포물면의 초점 위치에 놓인 전구에서 나간 빛이 포물면에 반사하여 평행하게 나아가 다른 포물면에 닿은 후 이 포물면의 초점에 놓여져 있는 종이에 모이게 되어 불이 붙는 것입니다. 수학적인 원리를 이용하면 멀리 떨어진 것 사이에 실제로 불을 붙일 수가 있습니다.

다음은 포물면 반사 실험기 실험 모습입니다.

1. 포물면 반사 실험기를 거리를 두고 설치합니다.

2. 포물면 한쪽에는 할로겐 전구를,
다른 한쪽에는 종이를 껴줍니다.

3. 할로겐 전구가 있는 포물면 실험기의 스위치를 켜줍니다.
할로겐 전구에서 나가는 빛이 종이가 있는 포물면의 초점에 집중됩니다.

4. 종이를 껴둔 포물면 실험기에서 연기가 나는 것을 관찰할 수 있습니다.

5. 스위치를 끄고, 연기가 난 종이를 관찰합니다.
반대쪽에서 나오는 빛이 한곳에 모여, 종이를 태운것을 볼 수 있습니다.

외부에서 포물선의 초점을 지나는 광선과 평행하게 들어오는 광선이나 전파는 모두 포물선의 초점에 모이게 된다는 성질을 갖고 있습니다.

축을 중심으로 포물선을 회전시켜 얻은 면을 포물면이라 하고, 반사면이 포물면으로 되어 있는 오목 거울을 포물면 거울이라고하는데, 포물면도 포물선의 특징을 가지므로 포물면 거울의 축에 평행하게 들어온 모든 빛은 초점에모이는 것입니다.

포물선과 포물면의 특징을 실험을 통해 공부할 수 있는 체험수학교구입니다.