말그대로 완전히 100% 투명한 유리가 존재할수있나요?

Question

찾아보니 세상에 완전하게 투명한 물체는 없고 공기조차 많이 모이면 굴절이된다고 하던데 그럼 말그대로 세상에 100% 투명한 유리나 물체는 존재하지 않는거죠???

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

완전히 100% 투명한 유리나 물체는 존재하지 않습니다. 우리가 흔히 투명하다라고 부르는 유리나 물, 아크릴 같은 물질도 사실은 빛을 대부분 통과시키는 것일 뿐, 아주 작은 수준에서 반사, 흡수, 산란이 일어나고 있습니다.

빛은 물질을 통과할 때 항상 원자와 전자와 상호작용을 하게 되는데, 이 과정에서 특정 파장은 흡수되거나 속도가 달라져 굴절이 생깁니다. 그래서 아무리 투명한 물질이라도 빛을 완벽하게 그대로 통과시키는 것은 불가능합니다. 예를 들어 공기도 얇게 있을 때는 투명하게 보이지만, 두껍게 모이면 굴절과 산란이 발생해 흐릿해지고, 물도 얕은 층에서는 맑아 보이지만 깊은 바다에서는 파란색이나 녹색으로 보이는 이유가 바로 빛의 흡수와 산란 때문입니다.

따라서 우리가 일상에서 보는 투명한 유리나 물은 거의 투명한 상태일 뿐, 물리적으로 말 그대로 100% 투명한 물체는 존재하지 않습니다. 이 점 때문에 과학자들은 빛을 굴절시켜 물체를 숨기는 ‘투명 망토’ 같은 기술을 연구하고 있지만, 그것도 특정 조건에서만 작동할 뿐 절대적인 투명은 아닙니다.

Answer 2

안녕하세요.

네, 말씀해주신 것처럼 물리적으로 100% 완전히 투명한 물체는 존재할 수 없기 때문에 유리뿐 아니라 공기조차도 완벽한 투명 상태는 될 수 없습니다. 물질과 빛의 상호작용 때문인데요, 어떤 물질이든 빛이 통과할 때 세 가지 일이 동시에 일어납니다. 일부는 그대로 투과하지만, 일부는 흡수되고, 일부는 방향이 바뀌는 산란이나 반사가 일어납니다. 이때 핵심이 바로 굴절인데요, 이는 빛이 물질을 통과할 때 속도가 변하면서 진행 방향이 바뀌는 현상입니다. 이 현상이 존재한다는 것 자체가 빛과 물질이 상호작용했다는 것을 의미하며 이미 100% 투명 상태는 아니라는 의미입니다.

말씀해주신 유리를 예로 들어보면, 매우 깨끗한 유리라도 표면에서 일부 빛은 반사되며 또한 내부에서도 아주 미세하게 흡수되거나 산란됩니다. 그래서 이론적으로는 투과율이 100%가 아니라 항상 99% 이하가 되는데다가 두께가 두꺼워질수록 이 미세한 손실이 누적되어 더 눈에 띄게 됩니다. 공기 역시 마찬가지 인데요, 평소에는 투명하게 느껴지지만, 공기 분자가 많아지거나 거리가 길어지면 빛이 산란되어 하늘이 파랗게 보이는 레일리 산란이 나타나기 때문에 공기 역시 완전히 투명한 매질이 아닙니다. 또한 근본적으로 물질이 존재한다는 것은 전자와 원자가 존재한다는 뜻이고, 이들은 전자기파와 상호작용할 수밖에 없습니다. 만약 어떤 물질이 정말로 빛과 전혀 상호작용하지 않는다고 가정했을 때 그 물질은 굴절이나 반사, 흡수도 하지 않게 되고 결과적으로 아예 관측 자체가 불가능한 존재가 되는 것이므로 보이는 투명한 물질이라는 개념과 완전히 상호작용이 없는 물질은 동시에 성립될 수 없다고 보시면 됩니다. 감사합니다.