프리즘은 어떤 원리로 무지개 색이 보이는 건가요??
어렸을때 과학시간에 프리즘을 통해서 무지개를 보는 실험을 했던거 같은데요. 생각해 보니깐 어떤 원리인지 정확히 기억이 나지 않네요. 프리즘은 어떤 원리로 무지개 색이 보이는 건가요??
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
가시광선중 빛의 색에따라 파장길이의 차이가 납니다.
빛이 공기에서 유리안쪽으로 매질이 바뀌면 파장길이에따라 경계면에서 굴절의 크기차이가나면서 가시광선들이 서로 분리됩니다.
즉, 색마다 꺾이는 정도가 달라 빛이 분해된다고 볼 수 있습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
모든 물질은 굴절률 이라는 고유의 상수를 갖는다. 따라서 공기와 유리도 각각 고유의 굴절률이 있는 것이다. 유리는 공기에 비해서 밀도가 높은데 보통 이렇게 밀도가 높은 물질이 굴절률이 밀도가 낮은 물질보다 높다고 생각하면 된다. 여기서 굴절률이란 얼마나 빛을 잘 꺾냐 하는 정도를 말하는데, 이 이야기는 얼마나 빛의 속도가 줄어드냐라는 말과 같다.
이 말은 즉 공기에서 유리로 진입할 때 빛이 꺾이는 현상은 속도가 줄어 들기 때문에 일어 난다는 것이다.
프리즘의 원리
그림 1. 파장에 따른 빛의 굴절 (출처:EnCyber.com)
백색광은 여러 가지 빛깔 (빨,주,노,초,파,남,보)와 자외선 적외선 등으로 이루어져 있다. 그런데 백색광이 프리즘을 지날 때 같은 굴절률의 유리를 통과 한다 하더라도 각 빛 깔마다 꺾이는 정도가 조금씩 다르게 된다. 그래서 한 줄로 들어오던 여러 빛깔의 빛들이 프리즘 지나면서 서로 나누어 지게 되는 것이다. 이렇게 빛이 유리를 통과하다 보면 결국 유리의 끝을 만나는데, 삼각형이 아닌 사각형으로 생긴 일반 유리(유리창 유리)라면 들어 올 때와 반대되는 상황이 연출되어 빛깔 별로 나눠졌던 것이 다시 합해지는 과정을 거치기 때문에, 일반 유리를 통해 우리는 무지개 빛을 볼 수 없는 것이다.
프리즘의 경우에도 한 줄로 들어온 빛이 다시 완전히 한 줄이 되지 못하고 원래보다 굵은 빛이 되는데, 이 때문에 두꺼운 유리를 통해 비스듬한 방향으로 물체를 바라보면 물체의 테두리가 연하게 색이 번지게 된다. 이런 현상을 색수차라 부르는데, 카메라나 망원경을 만들 때 이 색수차를 줄이기 위해서는 매우 복잡한 렌즈구조를 가져야만 한다.
반면에 빛이 들어오는 면과 나가는 면이 평행하지 않도록 각을 만들어 주면 들어 올 때 나뉘었던 빛이 완전히 합해지지 않는 상황이 만들어지는데, 이 각도를 잘 조절하여 만든 것을 프리즘이라 부른다.
