빛의 성질 – 요약

빛의 성질


빛은 여러가지 성질을 가지고 있다.

가장 대표적인 성질은 직진하는 성질이다.

매질이 없는 진공 또는 투명한 매질을 통과할 경우 직진한다.

빛이 다른 무언가와 부딪치면

  • 반사(Reflection) : 빛이 표면과 부딪혔을 때, 표면에서 특정 각도로 반사되는 현상
  • 굴절(Refraction) : 빛이 한 매질에서 다른 매질로 옮겨갈 때, 빛의 속도가 달라지면서 방향이 바뀌는 현상
  • 투과(Transmission) : 빛이 투명한 매체를 통과하며 진행하는 현상으로, 투과된 빛은 매체를 통과한 후 계속 이동
  • 산란(Scattering) : 빛이 표면이나 매질의 불순물과 상호 작용하여 여러 방향으로 흩어지는 현상
  • 흡수(Absorption) : 빛이 물질에 흡수되어 일부 또는 전체적으로 에너지로 전환되는 현상
  • 간섭(Interference): 두 개 이상의 빛 파동이 만나서 서로 상호 작용할 때 나타나는 현상으로, 파동의 합이 강화되거나 약화되는 현상
  • 회절(Refraction): 빛이 물체의 경계면을 통과할 때 파동의 속도가 변함에 따라 방향이 바뀌는 현상

정반사(Specular Reflection) / 난반사(Diffuse Reflection)반사(Reflection)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Specular_v_Diffuse_reflection.png
  • 정반사(Regular Reflection)
    정반사는 표면이 매우 매끄럽고 평평한 경우 발생
    이 때, 빛은 표면과 수직인 방향으로 반사됩니다.
    거울이나 유리와 같이 매우 매끄러운 표면에서 주로 나타납니다.
  • 난반사(Diffuse Reflection)
    난반사는 표면이 거친 경우나 불규칙한 표면에서 발생합니다.
    이 때, 반사된 빛은 여러 방향으로 흩어집니다.
    벽, 종이, 나무 등의 표면에서 주로 나타납니다.

굴절(Refraction)과 투과(Transmission)

굴절(Refraction)

물체를 통과하는 빛은 일반적으로 직선으로 이동하는 것이 아니라, 물체의 경계면을 통과할 때 굴절(Refraction) 현상이 일어납니다.

위와 같은 현상은 빛이 한 매질에서 다른 매질로 옮겨갈 때 빛의 속도가 달라지면서 발생합니다.

빛의 속도가 다른 매질로 옮겨갈 때, 빛은 특정 각도로 바뀌어 이동합니다.

이때 빛의 파장은 그대로 유지되지만, 진행 방향이 바뀌게 됩니다.

예를 들어, 빛이 물체에서 공기로 옮겨갈 때는 경계면을 통과할 때 빛의 속도가 증가하게 되어 굴절각이 작아지게 됩니다.

반대로, 빛이 공기에서 유리 등의 밀도가 높은 매질로 옮겨갈 때는 굴절각이 커지게 됩니다.

빛은 파동과 입자의 성질을 동시에 가지고 있는데 굴절은 파동의 특성에 의해서 발생합니다.

https://www.microscopyu.com/tutorials/refraction

투과(Transmission)

빛이 투명한 매체를 통과하여 이동하는 현상을 의미합니다.

즉, 빛이 매질을 통과한 후 계속 진행되는 것을 말합니다.

투과된 빛은 매체를 통과한 후에도 에너지를 가지고 있어 이동을 계속합니다.

예를 들어, 유리, 공기, 물 등의 투명한 매체를 통과하는 빛은 투과된 빛입니다.

이는 투과된 빛이 매질의 내부에서 계속 이동하고 있음을 나타냅니다.

https://gamma-sci.com/2021/08/16/light-transmission-in-the-ocean-and-other-bodies-of-water/

산란(Scattering)과 흡수(Absorption)

산란(Scattering)

산란(Scattering)은 빛이 표면이나 매질의 불순물과 상호 작용하여 여러 방향으로 흩어지는 현상을 의미합니다.

이는 불순물의 크기가 빛의 파장과 비슷한 크기일 때 특히 뚜렷하게 나타납니다.

산란은 물체를 통과할 때 발생할 수 있으며, 특정 방향으로 진행하는 빛이 여러 방향으로 흩어지기 때문에 빛의 진행 경로가 무작위로 바뀝니다.

대기 중의 먼지나 연기와 같은 입자들에 의해 발생하는 태양빛의 산란은 하늘의 푸른 색상을 만들어내는데 중요한 역할을 합니다.

https://www.color-meanings.com/why-is-the-sky-blue/

따뜻한 색은 파장이 길어서 적게 산란되어 지표면에 쉽게 도달하는 반면, 대기의 공기 분자는 파장이 짧은 빛(높은 주파수)인 푸른색을 더 많이 산란시킵니다.

이러한 이유로 정오의 하늘이 파란색으로 보입니다.

노을이나 일몰 시에는 태양이 지평선 아래로 가려지면서 더 긴 파장의 빛이 더 쉽게 통과합니다.

태양 광선이 지평선을 통과하는 동안 지표면을 통과하는 거리가 늘어나면서, 대기를 통과하는 빛은 더 많은 산란을 겪게 됩니다.

이에 따라 주로 긴 파장의 색상인 주황색과 붉은색이 우세해져서 노을이 붉게 보입니다.

공기 중의 미세먼지, 구름, 연기, 물 속의 부유물과 같은 입자들의 산란은 빛의 파장과 무관하게 주로 흰색으로 산란됩니다.

이는 입자들의 크기가 빛의 파장보다 훨씬 크기 때문에 발생하며, 결과적으로 모든 색상의 빛이 균일하게 흩어지게 됩니다.

이러한 현상은 주로 하얀색 빛을 만들어냅니다.

레일리 산란(Rayleigh scattering)
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%BC%EB%A6%AC_%EC%82%B0%EB%9E%80
미세먼지 산란
https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1005245972

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