별과 우주 · 함께 풀어 봅시다

2차시 · 별의 밝기와 등급

그림을 보고, 핵심을 찾고, 답까지.

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L2Q1 빛의 세기 표 완성
동일한 광원에서 거리를 바꾸며 빛의 세기를 측정했다. 100 cm 지점의 빈칸에 들어갈 값은?
광원의 밝기와 센서 방향은 일정하다. 측정값은 이상적인 거리 제곱 법칙을 따른다.
광원에서 멀어지는 센서거리(cm)255075100세기(lx)1440360160?같은 광원과 같은 센서 방향을 유지했다.
① 60 lx
② 90 lx
③ 180 lx
④ 360 lx
거리는 네 배, 빛은?
100 ÷ 25 = 4배 받는 빛은 1/4² = 1/16배
1440 ÷ 16 = 90 lx
답② 90 lx
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L2Q2 · 정면으로 본 빛다발
같은 빛다발이 거리 d, 2d, 3d의 단면 A, B, C를 지난다. C에서 단위 면적이 받는 빛의 양은 A의 몇 배인가?
빛은 흡수되지 않고 각 단면에 고르게 퍼진다. 아래 사각형은 가상 단면의 정면도이다.
같은 빛다발이 퍼지는 면적광원A1dB2dC3dd아래 사각형은 빛다발 단면을 정면에서 본 것이다.
① 1/3배
② 1/6배
③ 1/9배
④ 9배
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L2Q2 · 정면으로 본 빛다발
가로 세 칸, 세로 세 칸
세 배 거리에서 퍼지는 빛단면 A · 거리 d단면 C · 거리 3d총량 9총량 9면적 9배점은 같은 빛의 양을 나눈 표시같은 넓이 3 × 3 = 9칸으로 나눈다.
가로 3칸, 세로 3칸이므로 C에는 A와 같은 넓이가 9칸 들어간다.
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L2Q2 · 정면으로 본 빛다발
같은 빛을 아홉 칸에
세 배 거리에서 퍼지는 빛단면 A · 거리 d단면 C · 거리 3d총량 9총량 9면적 9배같은 넓이 한 칸: 1/9배점은 같은 빛의 양을 나눈 표시같은 총량을 9칸에 나누므로 한 칸은 1/9이다.
같은 양의 빛이 9칸으로 퍼진다. 한 칸이 받는 빛은 A의 1/9이다.
③ 1/9배
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→ 변화를 볼까요?
L2Q3 같은 실제 밝기, 다른 관측값
별 A와 B가 내보내는 빛의 양은 같다. 지구에서 관측한 밝기가 A:B=9:1일 때, 지구에서 두 별까지의 거리 비 A:B는?
빛의 흡수는 무시한다. 그림의 막대는 관측 밝기의 상대값이다.
밝기 막대에서 거리 비로별 A관측 밝기 9별 B관측 밝기 1두 별이 내보내는 빛의 양은 서로 같다.
① 1 : 3
② 1 : 9
③ 3 : 1
④ 9 : 1
밝기비에서 거리비로
실제 밝기 같음 받는 빛 9배 ↔ 거리 3배 차이
더 밝은 A가 가까움 거리 A:B = 1:3
답① 1:3
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L2Q4 음수 등급도 같은 눈금
별 A~D의 등급이 A=4, B=−1, C=2, D=0이다. 지구에서 밝게 보이는 순서로 옳은 것은?
모두 지구에서 관측한 등급이다.
등급 눈금으로 밝기 비교등급 숫자가 작을수록 밝다A4B-1C2D0밝은 쪽어두운 쪽A = 4, B = −1, C = 2, D = 0
① A → C → D → B
② D → B → C → A
③ B → C → D → A
④ B → D → C → A
등급은 작은 수부터
등급 숫자 ↓ → 더 밝게 보임
−1 < 0 < 2 < 4 B → D → C → A
답④ B → D → C → A
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L2Q5 두 번의 5등급 차
별 P, Q, R의 등급은 각각 −2, 3, 8이다. P는 R보다 몇 배 밝게 보이는가?
5등급 차이는 밝기 100배 차이에 해당한다.
등급 눈금으로 밝기 비교등급 숫자가 작을수록 밝다P-2Q3R8밝은 쪽어두운 쪽세 별의 등급을 같은 눈금 위에 놓았다.
① 100배
② 1000배
③ 10000배
④ 100000배
다섯 등급씩 두 번
P(−2) → Q(3): 5등급 P는 Q의 100배
Q(3) → R(8): 5등급 Q는 R의 100배
P는 R의 100 × 100 = 10000배
답③ 10000배
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L2Q6 · 총량과 한 칸의 밝기
그림의 빛다발에 대한 설명으로 옳은 것만 고른 것은?
A~C는 같은 빛다발의 가상 단면이다. 광원의 밝기는 일정하며, 빛은 흡수되지 않고 각 단면에 고르게 퍼진다.
같은 총량을 넓게 나누기광원A1dB2dC3dd광원이 내보내는 빛의 총량은 일정하다.
ㄱ. A와 B를 통과하는 빛의 총량은 같다. ㄴ. B에서 같은 넓이 한 칸이 받는 빛은 A의 4배이다. ㄷ. 관측 위치를 B에서 A로 옮기면 밝기는 4배가 된다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄷ
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L2Q6 · 총량과 한 칸의 밝기
지나가는 빛의 총량은 같아요
흡수가 없으므로 같은 빛다발이 A와 B를 통과한다. ㄱ은 옳다.
빛의 총량과 한 칸의 밝기단면 A · 거리 d단면 B · 거리 2d총량 4총량 4점은 같은 빛의 양을 나눈 표시A와 B의 빛 표시 수는 같아 총량이 같다.
흡수가 없으므로 같은 빛다발이 A와 B를 통과한다. ㄱ은 옳다.
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L2Q6 · 총량과 한 칸의 밝기
한 칸에는 얼마나 올까요?
B의 넓이는 A의 4배이다. 같은 넓이 한 칸이 받는 빛은 1/4배이므로 ㄴ은 틀리다.
빛의 총량과 한 칸의 밝기단면 A · 거리 d단면 B · 거리 2d총량 4총량 4면적 4배점은 같은 빛의 양을 나눈 표시B의 한 칸은 A와 같은 넓이이며 빛은 1/4이다.
B의 넓이는 A의 4배이다. 같은 넓이 한 칸이 받는 빛은 1/4배이므로 ㄴ은 틀리다.
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L2Q6 · 총량과 한 칸의 밝기
B에서 A로 가까워지면
빛의 총량과 한 칸의 밝기단면 A · 거리 d단면 B · 거리 2d총량 4총량 4면적 1/4배A의 한 칸은 B의 4배점은 같은 빛의 양을 나눈 표시거리 절반B에서 A로 가까워지면 한 칸의 빛은 4배이다.
B의 2d에서 A의 d로 옮기면 거리가 절반이다. 밝기는 4배가 되므로 ㄷ은 옳다.
⑤ ㄱ, ㄷ
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L2Q7 · 멀리서 어두워 보이는 까닭
같은 별 S를 A(20 pc)와 B(60 pc)에서 관측한다. A에서 B로 옮길 때 별까지의 거리와 관측 밝기가 각각 몇 배가 되는지 구하고, 어두워 보이는 까닭을 “빛이 퍼지는 면적”과 “단위 면적”을 포함하여 설명하시오.
별 자체의 밝기는 일정하며, 빛은 사방에 고르게 퍼지고 흡수되지 않는다.
멀리서 어두워 보이는 까닭별 S관측 A20 pc관측 B60 pc밝기 기준기준의 몇 배?같은 별을 두 거리에서 관측한 가상 상황이다.
먼저 설명해 보세요
그림과 자료를 근거로 답을 쓰세요.
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L2Q7 · 멀리서 어두워 보이는 까닭
별까지 거리는 세 배
거리와 관측 밝기의 관계별 SA · 20 pcB · 60 pc60 ÷ 20 = 3배관측자가 별에서 3배 먼 곳으로 이동한다.
별까지 거리는 20 pc에서 60 pc로 바뀐다. 60÷20=3이므로 3배 멀어진다.
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L2Q7 · 멀리서 어두워 보이는 까닭
같은 빛이 아홉 배 넓이에
거리와 관측 밝기의 관계단면 A · 20 pc단면 B · 60 pc총량 9총량 9면적 9배점은 같은 빛의 양을 나눈 표시같은 빛이 9배 넓은 면적에 퍼진다.
가로와 세로가 각각 3배인 단면의 넓이는 9배이다. 같은 양의 빛이 9배 넓은 면적에 퍼진다.
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L2Q7 · 멀리서 어두워 보이는 까닭
한 칸은 9분의 1만 받아요
거리와 관측 밝기의 관계같은 넓이의 센서가 받는 빛A의 센서B의 센서받는 빛의 양 9 : 1같은 넓이가 받는 빛은 A의 1/9배이다.
같은 넓이의 센서로 비교하면 B가 받는 빛은 A의 1/9이다. 따라서 B에서 더 어둡게 보인다.
거리 3배 · 면적 9배 · 관측 밝기 1/9배
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L2Q8 맞아 보이는 자료, 충분한 결론일까
한 모둠은 램프 A에서 1 m 떨어진 곳의 밝기 120 lx와 램프 B에서 2 m 떨어진 곳의 밝기 30 lx를 비교하고, 거리 제곱 법칙을 확인했다고 결론 내렸다. 이 결론의 문제점을 “광원”을 포함해 설명하고, 거리의 영향만 확인할 재실험 방법을 두 가지 조건을 들어 제안하시오.
두 램프 자체의 밝기가 같은지는 확인하지 않았다.
실험 결론을 점검하기램프 A1 m / 120 lx광원 자체의 밝기:확인하지 않음램프 B2 m / 30 lx광원 자체의 밝기:확인하지 않음두 거리에서 서로 다른 램프를 사용했다.
거리 말고 광원도 바뀌었다
바뀐 것: 거리 + 광원
램프 자체 밝기는 모름 밝기 차이 = 거리 때문? 단정 ×
같은 램프 · 같은 센서 방향 거리만 바꾸어 다시 측정
답같은 광원과 센서 방향을 유지하고 거리만 바꾼다.
→ 한 줄씩 함께 풀어 봅시다
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© 2026 조승재(과학이조선생) · 해누리중학교 · 최종 업데이트: 2026-10-12
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