안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
형광펜이 자외선 아래에서 밝게 빛나는 현상은 형광이라는 분자적 과정 때문입니다. 형광펜 잉크 속에는 특별한 염료 분자가 들어 있는데, 이 분자들은 자외선과 같은 고에너지 빛을 흡수할 수 있습니다. 자외선이 분자에 닿으면 전자가 더 높은 에너지 준위로 들뜨게 되고, 곧 안정된 상태로 돌아오면서 일부 에너지를 빛으로 방출합니다. 이때 방출되는 빛은 자외선보다 파장이 길어 눈에 보이는 가시광선 영역, 특히 노란색이나 연두색 같은 밝은 색으로 나타납니다.
이 과정을 조금 더 세밀하게 설명하면, 분자가 자외선을 흡수해 전자가 들뜬 상태로 올라간 뒤, 내부에서 일부 에너지를 열로 잃습니다. 그 후 전자가 바닥 상태로 되돌아오면서 남은 에너지를 빛으로 내놓는데, 이것이 바로 형광입니다. 이때 흡수한 빛보다 방출되는 빛의 파장이 길어지는 현상을 Stokes shift라고 부릅니다.
사람의 눈은 특히 노란색과 초록색 파장에 민감하기 때문에, 형광펜이 방출하는 빛은 다른 색보다 훨씬 더 강렬하고 눈에 잘 띄게 보입니다. 그래서 형광펜으로 표시한 글자는 단순히 밝은 색일 뿐 아니라, 실제로 자외선을 받아 스스로 빛을 내는 듯한 효과를 주어 강조가 잘 되는 것이죠.
결국 형광펜의 밝음은 단순한 색상의 문제라기보다, 분자의 에너지 전이 과정에서 자외선을 가시광선으로 변환하는 형광 현상 덕분이라고 할 수 있습니다.