불꽃놀이 불빛이 다양한 이유가 궁금해요

안녕하세요. 박형진 과학전문가입니다.

불꽃놀이에 사용하는 화약과 추가 색깔 표현을 위한 화합물에 따라 색상이 다양하게 표현됩니다.

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

색색의 불꽃을 '스타'라고 합니다. 소형 스타는 빨리 타면서 작은 불꽃을 만들고, 대형 스타는 천천히 타면서 폭포수처럼 떨어집니다. 무지개 색을 내는 스타도 있습니다. 바륨은 녹색을 만들고 스트론튬은 빨강, 칼슘은 주황, 나트륨은 노랑, 구리는 파랑, 보라는 구리와 스트론튬을 혼합해서 만듭니다. 문제는 스타가 탈 때 연기가 많이 발생하고 설계상 가연성이 높다는 점입니다. 혹시라도 스타를 가득 채운 불꽃탄을 떨어뜨리면 마찰의 충격 때문에 폭발할 위험이 있습니다. 이러한 이유로 뉴멕시코 DMD 시스템의 폭약 화학자 마이클 히스키는 탄피 속 색상 물질의 연기를 줄이고 안전성을 높일 방법을 연구했습니다. 군에서 무연 추진제를 만들 때 주로 사용하는 산업용 추진제 등급의 아질산 셀룰로오스를 이용하는 것입니다. 덕분에 눈에 거슬리는 연기를 없애고 깔끔하게 타는 불꽃을 제조할 수 있게 되었습니다. 또한 마술에 사용되는 수분을 함유한 섬유 가공품을 이용하여 취급에 안전성을 높였습니다.

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

불꽃놀이의 다양한 색깔들은 특정 금속원소가 연소하며 보이는 색상입니다.

구리가 연소할 때는 청록색, 알루미늄은 은색, 나트륨은 노란색, 스트론튬은 빨간색, 칼륨은 보라색, 칼슘은 주황색, 바륨은 황록색, 세슘은 파란색을 띄게 됩니다.

또한 이들 금속을 조합해 다른 색상의 불꽃을 만들기도 합니다.

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.

우리가 좋아하는 화려한 불꽃놀이의 아름다움은 바로 이 원자 내의 전자가 들뜬상태exited state에서 바닥상태ground state로 되돌아 갈때 에너지를 방출하는 원리 적용한겁니다.

불꽃은 화약, 즉 색을 내는 금속 원소가 들어 있는 화합물, 밝은 빛을 낼 수 있는 몇 가지 물질을 섞어서 폭발시켰을 때 만들어지는 것입니다.또한 마그네슘(Mg)을 사용해 멀리서도 밝은 빛의 불꽃을 볼 수 있게 되었다고 합니다.

마그네슘이란 것이 연소할 때 매우 밝은 빛을 내는 물질로, 카메라의 플래시 빛을 발생시키는데 사용됩니다.

또한 불꽃이 유난히 빛날 수 있는 것은 과염소산칼륨(KCIO4)이 많은 산소를 발생하게 하여 물질들이 잘 연소되도록 도와 주기 때문이라고 합니다.

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

금속원소의 종류에 따라 불꽃반응 색은 달라지는데요, 이는 각 원소의 전자가 흡수하고 방출하는 에너지양이 다르기 때문입니다. 대표적으로 칼슘은 주황색, 나트륨은 노란색, 스트론튬은 붉은색, 구리는 파란색 등의 불꽃을 만들어 냅니다.

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

불 빛에도 여러가지 색깔이 있다보니

이 아름다운 색깔들을 사용해 축제 같이 좋은 일이 있을 때는 멋지게 불꽃놀이를 하는데요.

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왜 이렇게 다양한 색깔의 빛이 있는 지 궁금한 마음이 들어 알아 봤습니다 😆😆

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모든 물체는 온도에 따라 다른 빛을 방출한다고 해요

온도가 낮은 물체는 적외선만 방출하기 때문에

눈에 보이지 않는데요.

어느정도 이상 온도가 높아지면 가시광선까지 방출하기 때문에 물체가 방출하는 빛을 볼 수 있다고 해요.

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예를 들어 쇠로 된 물체를 가열하면 처음에는

빛이 보이지 않고 단지 뜨거운 열만 느껴지는데요.

이것을 어느 정도 이상으로 가열하면

붉은색을 띠고 더 가열하면 주황색, 그리고 노란색을 나타내다가 계속 가열하여 매우 온도가 높아지면

모든 가시광선 영역의 빛을 방출할 수 있기 때문에 백색으로 보인다고 해요.

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이렇게 물체의 온도에 따라 방출하는 빛의 색이 달라지니, 이 색으로 물체의 온도를 추정할 수 있다고 해요.

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하늘 위에 멀리 떨어져 있는 별의 색을 관찰해 보면,

별의 표면 온도를 대략적으로 측정할 수 있다고 해요.

밤하늘의 별은 모두 흰색으로 보이지만,

자세히 관찰해 보면... 푸른색에서 백색, 붉은색까지 다양한 색을 나타낸다고 해요.

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이렇게 다양한 색으로 보이는 이유는 별의 표면 온도에 따라 다른 빛을 방출하기 때문이라고 하네요.​

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태양은 표면 온도가 약 6000도 정도 되는 별인데요.

이 온도의 물체가 나타내는 빛은 노란색으로 보이는데요. 노란색 빛만 방출하기 때문이 아니고 노란색 빛을 가장 많이 방출하기 때문이라고 해요.

■ 별의 표면 온도에 따른 빛의 색 ■

출처 "살아있는 과학교과서 p75"

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이렇게 물질의 온도에 따라 빛의 색이 달라지기도 하고

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몇가지의 금속 원소들은 고유의 불꽃색을 나타내고 있다고 해요~

이 불꽃색을 이용해서 물질속에 들어있는 원소들을 확인할 수 있다고 해요.

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그럼, 원소에 따라 여러가지 다른 색깔의 빛을 나타내는 이유는 뭘까요?

원소의 불꽃색은 원자내 전자들의 이동이 결정 해요.

전자들은 원자핵에 가까운 위치에 있을 때 가장 안정적이라고 하는데요.

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보통 일반적인 상태에서는 전자들이 원자핵에 가까운 안쪽 에너지 준위부터 채워진 배열을 이룬다고 하는데요.

이런상태를 '바닥상태 ground state'라고 해요.

그러나 이 원자의 에너지가 가해지면,

안정적으로 바닥 상태의 전자가 에너지를 흡수해서 높은 에너지 준위로 이동하게 되는데요.

이런상태를 '들뜬상태exited state'라고 해요.

아래 그림을 보면 조금 이해가 쉽겠네요.

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

불꽃놀이의 색은 화약에 사용되는 금속 성분에 따라 달라집니다 구리는 청록색 알루미늄은 은색 나트륨은 노란색 스트론튬은 빨간색 칼륨은 보라색 칼슘은 주황색 바륨은 황록색 세슘은 파란색을 띱니다 불꽃놀이의 모양은 불꽃놀이에 사용되는 화약의 종류와 폭발하는 방식에 따라 달라집니다.

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 네 맞습니나. 불꽃놀이에 사용되는 화약 및 폭죽은 다양한 화학 물질로 구성되어 있습니다. 각각의 화학 물질은 특정한 금속이나 화학 활성 물질을 포함하고 있어서 불꽃빛의 색상을 만들어냅니다. 예를 들어, 수은이나 바륨 화합물은 녹색 불꽃을, 구리 화합물은 파란색 불꽃을, 나트륨 화합물은 노란색 불꽃을 만듭니다.