타원의 광학적 성질

 

아래의 그림과 같은 타원 모양의 당구대의 두 초점 F, F'에 공이 놓여 있을 때, 점 F에 놓인 공의 뒷면을 똑바로 치면 공은 당구대의 가장자리에 반사된 후 점 F'에 있는 공에 부딪힌다.
이것은 '타원의 한 초점에서 나간 빛은 타원에 반사된 후 다른 초점을 지나간다'는 타원의 광학적 성질에 의한 것이다.

 

타원의 광학적 성질은 의료 기기나 건축물의 설계에도 이용되고 있다.
가령, 신장 결석을 제거할 때, '체외 충격파 쇄석기'라는 의료 기기를 사용한다. '체외 충격파 쇄석기'는 타원의 광학적 성질을 이용하여 신장 속에 있는 결석을 파괴한다.

우선 결석의 위치를 확인하고 타원 모양의 튜브에서 한 초점의 위치에 결석이 오게 한다. 그리고 타원의 다른 한 초점에서 충격파를 쏘면 이 충격파는 결석이 위치한 다른 초점에 모여서 결석을 깨뜨린다.

치과에서 사용하는 조명등도 타원의 광학적 성질을 이용하여 만든 것이다.

 

 

 

영국 런던의 '세인트 폴 대성당(St. Paul’s Cathedra)'에 있는 '속삭이는 회랑(Whispering Gallery)' 역시 이와 같은 타원의 광학적 성질을 이용하여 설계된 건물이다. 이 회랑은 타원을 회전시킨 입체를 절반으로 자른 형태로 되어 있는데, 타원의 한 초점에 해당하는 위치에 서서 속삭이면 다른 위치에 있는 사람은 들을 수 없어도 다른 초점의 위치에 서 있는 사람은 들을 수 있다. 타원의 한 초점에서 난 소리가 타원 모양의 벽에 반사된 후 다른 초점으로 모이기 때문이다.

 

 

 

미국 국회의사당의 '내셔널 스태추어리 홀(National Statuary Hall)'도 '속삭이는 회랑'의 효과를 낸다고 알려져 있다.