야외 활동 시 착용하는 선글라스 중 자외선을 받으면 색이 자동으로 어두워졌다가 실내로 들어오면 투명해지는 변색 렌즈의 작동 원리가 어떻게 되나요?

Question

야외 활동 시 착용하는 선글라스 중 자외선을 받으면 색이 자동으로 어두워졌다가 실내로 들어오면 투명해지는 변색 렌즈의 작동 원리가 어떻게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

변색 렌즈가 자외선에 따라 색이 변하는 원리는 렌즈 속에 들어있는 특수한 화학 물질이 빛과 반응하여 분자 구조를 바꾸기 때문입니다. 이 렌즈에는 자외선에 민감하게 반응하는 유기 광변색 화합물이 포함되어 있습니다.

​실내에 있을 때는 자외선이 없기 때문에 이 물질의 분자 구조가 닫힌 형태를 유지합니다. 이 상태에서는 빛이 렌즈를 그대로 통과하므로 우리 눈에는 일반 안경처럼 투명하게 보입니다. 하지만 야외로 나가 햇빛 속에 포함된 자외선을 받으면, 분자들이 자외선 에너지를 흡수하면서 화학 결합이 열리거나 평평하게 펴지는 형태로 구조가 바뀝니다. 이렇게 구조가 변한 분자들은 가시광선을 흡수하는 성질을 갖게 되어 렌즈 색상이 어둡게 변하고 선글라스처럼 빛을 차단해 줍니다. 자외선이 강할수록 구조가 변하는 분자가 많아져 색이 더 짙어집니다.

​다시 실내로 들어와 자외선이 차단되면 분자들은 자극을 잃고 주변의 열에너지를 이용해 원래의 안정적인 닫힌 구조로 되돌아갑니다. 가시광선을 다시 통과시키면서 렌즈는 서서히 원래의 투명한 상태를 회복합니다. 요약하자면 자외선이라는 에너지의 유무에 따라 렌즈 속 화학 물질의 분자 구조가 가역적으로 열리고 닫히면서 색상이 자동으로 조절되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

저희부모님도 변색 렌즈를 착용하고 있어 신기해서 자료를 찾아본적이 있습니다.

결론부터 말씀드리면 자외선에 따라 색상이 변화하는 안료가 렌즈에 발라져 있기 때문입니다.

변색렌즈에는 스피로옥사진과 같은 자외선에 민감하게 반응하여 물질들이 코팅되어 있는데

이것이 야외로 나갔을 때 태양빛의 자외선을 흡수하여 분자의 구조가 변경하게 됩니다.

이물질의 경우 구조가 변경되면 가시광선의 파장을 흡수하기 시작하는데 그래서 렌즈의 색상이 짙은 색으로 변화합니다.

이 원리로 외부에서는 렌즈가 짙은색으로 변화하고 실내의 빛에는 자외선이 없으니 투명하게 바뀌는 것 입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)