디스플레이 위에 머리카락을 올려놓으면?
오늘 패드를 사용하다가 문득 화면 위에 떨어진 머리카락을 보게 되었습니다. 그런데 분명 검은색이었던 머리카락이 화면 위에 올라가자 프리즘처럼 빛을 분산해서 머리카락에 위에 연속 스펙트럼을 만들더라고요. 왜 그런건가요? 어떤 이유로 화면에서 나온 빛이 머리카락에 의해 굴절되고 심지어 그 분산된 빛이 머리카락 위에 나타나게 되나요?
(물리1을 이미 공부한 고등학교 2학년이어서 빛의 굴절에 대한 내용을 어느정도 알고 있으니까 참고해주세요)
(최대한 자세한 답변 부탁드립니다ㅠㅠ)
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
머리카락이 프리즘처럼 작용하며 빛을 분산하는 현상은 굴절과 내부 반사라는 두 가지 물리학적 원리 때문에 발생합니다.
굴절: 빛이 한 매질에서 다른 매질로 이동할 때 방향이 바뀌는 현상을 굴절이라고 합니다. 이 경우, 화면에서 나온 빛(일반적으로 LED나 LCD 디스플레이의 백라이트)가 공기에서 머리카락의 표면으로 이동하면서 굴절되어 방향을 바꿉니다.
내부 반사: 굴절된 빛은 그 다음에 머리카락 내부를 따라 여러 번 반사되며 진행합니다. 이를 '전체 내부 반사'라고 부르며, 일정 각도 이상에서만 발생하는 현상입니다.
분산: 마지막으로, 각 색깔의 빛은 서로 다른 속도로 굴절됩니다. 즉, 파란색 빛은 붉은색보다 좀더 심하게 굴절됩니다. 이것을 '분산'이라고 부르며, 프리즘에서 볼 수 있는 일련의 색깔(스펙트럼)을 생성하는 원인입니다.
따라서 검정색인 머리카락 위에 연속 스펙트럼이 나타나는 것은 화면에서 나온 흰색(모든 색의 조합) 백라이트가 위 세 가지 과정을 거치며 각기 다른 색깔로 분산되었다는 것을 보여줍니다.