물 위에 떠 있는 기름을 보면, 무지개빛이 나던데 왜 그런가요?
안녕하세요
물 위에 떠있는 기름을 보면, 보는 각도에 따라서 다양한 색깔을 띄는데요 (무지개색)
이런 현상은 왜 나타나는 건가요?
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
얇은 막 간섭이라는 현상입니다.
수백 나노미터~수 마이크로미터 단위의 매우 얇은 박막에서는 박막에 들어올 때 일부가 반사되고, 뚫고 나갈 때 일부가 반사됩니다(대부분은 투과합니다). 이 때 먼저 반사된 빛과 뚫고 나갈 때 반사된 빛이 간섭을 일으키며 밝은 무늬나 어두운 무늬가 발생합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
빛은 전자기파로 전기장과 자기장의 진동인 파동입니다. 이러한 파동이 기름과 같은 특정한 물질을 통과할 경우에는 각 면에서 반사와 투과가 일어납니다. 즉, 두번의 투과와 반사가 일어나게 됩니다.
그리고 파동은 간섭을 할 수 있습니다. 같은 위상의 파동이 만나면 증폭되고 반대 위상의 파동이 만나면 상쇄간섭을 하게 되죠.
그래서 물위에 기름이 떠있고, 기름막의 두께가 부분부분 다를 수 있습니다. 이 때 두께가 변함에 따라 들어가는 빛과 각 면에서 반사되는 빛이 간섭하여 증폭되고 상쇄되는 것이 반복됩니다. 또한, 백색광 빛은 빨~보라색 까지의 가시광선을 가지고 있으며 색마다 파장이 다릅니다. 파장이 다름에 따라 굴절률이 다르며, 반사되어 나올 때 간섭하는 정도도 다릅니다.
아래 그림에서는 1번면, 2번면에서 각각 반사가 일어나 빛이 간섭하는데, 서로 위상이 반대라 상쇄간섭이 일어나 어둡게 보일 수 있습니다. 기름의 두께가 늘어나면 2번에서 반사되는 빛의 위상이 1번의 위상과 같아질 때가 있는데, 이 때에는 보강간섭하여 색이 선명하게 됩니다.
두께와 빛의 색의 파장에 따라 보강, 상쇄 간섭을 다르게 일으키고, 굴절률에 따라 굴절되는 정도가 다르기 때문에 물에 뜬 기름에서 빨주노초파남보가 보일 수 있습니다.
안녕하세요. 조사를 해본 결과 물위에 떠있는 기름이 무지개 빛깔이 나는 이유는 기름이 빛을 분산시키는 특성 때문입니다. 기름은 물보다 빛을 굴절시키는 정도가 달라서, 빛이 기름에 들어오면 굴절되어 여러 방향으로 퍼집니다. 이때 굴절된 빛이 우리 눈에 들어오면 무지개 빛깔로 보입니다.
기름이 빛을 분산시키는 정도는 기름의 두께와 굴절률에 따라 달라집니다. 기름의 두께가 얇을수록, 굴절률이 높을수록 빛을 더 많이 분산시킵니다. 따라서 물위에 떠있는 기름이 무지개 빛깔로 보이는 것은 기름의 두께가 얇고 굴절률이 높기 때문입니다.
물위에 떠있는 기름이 무지개 빛깔로 보이는 현상은 일명 '기름무지개'라고 불립니다. 기름무지개는 바다나 호수에서 자주 볼 수 있으며, 때로는 자동차의 엔진 오일이나 식용유에서도 볼 수 있습니다. 도움이 되셨다면 좋아요 & 추천 부탁드려요 ~좋은 하루 되세요 ^^
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물 위에 떠있는 기름은 보는 각도에 따라서 다양한 색깔을 띄는 이유는 기름이 빛을 굴절시키는 특성 때문입니다. 기름은 빛의 파장마다 굴절률이 다르기 때문에, 보는 각도에 따라 빛의 파장별로 굴절되는 정도가 달라집니다. 이로 인해 보는 각도에 따라 다양한 색깔이 나타납니다.
물 위에 떠 있는 기름이 무지개빛으로 보이는 현상은 "유동성 관찰 현상" 또는 "유동성 무지개"라고 불리며, 두 개의 다른 물질(물과 기름) 사이의 굴절과 간섭에 기인합니다.
유동성 무지개 현상은 기름이 물 위로 떠오르면서 두 개의 경계면에서 빛이 굴절되고 반사되면서 생기는 것입니다. 기름은 물보다 더 낮은 밀도를 가지고 있기 때문에 물 위로 올라오게 되면서 기름과 물 사이에 얇은 경계면이 형성됩니다.
이 경계면은 물과 기름의 밀도 차이로 인해 빛을 다르게 굴절시키는데, 이로 인해 무지개빛의 색상이 나타나게 됩니다. 물과 기름 사이에서 발생하는 간섭과 굴절에 의해 빛의 파장이 분산되어 무지개빛처럼 보이게 됩니다.
유동성 무지개 현상은 기름의 농도, 두 물질 사이의 거리, 빛의 방향 등에 따라 모양과 색상이 다양하게 변할 수 있습니다. 이는 기름과 물의 경계면이 복잡한 굴절과 반사를 일으키기 때문입니다.
이러한 무지개빛 현상은 흥미로우며 아름다운데다가 물과 기름 사이의 상호작용을 시각적으로 볼 수 있는 흥미로운 예시 중 하나입니다.
