무지개가 생성되는 이유가 알고싶습니다.

Question

비온뒤에 가끔씩 하늘을 보면 일곱가지 색깔의 무지개가 아름답게 나타나는 현상을 가끔 보게되는데요

어떠한 이유로 무지개가 형성이 되며 왜 둥근 모양의 형상이 되어 나타나는지도 알고싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 정진석 치과의사입니다.

비가 오거나 폭포 주변에는 공기 중에 수분이 남아돌게 됩니다. 이때 수증기들이 태양빛에 의해 수분입자가 반사 및 굴절이 되게 되는데 이때 여러각도에 따라 빛이 여러색상으로 보여지게 됩니다. 즉 백색광이 굴절 등에 의해 스펙트럼처럼 펼쳐져 무지개를 형성하는 것입니다.

무지개가 둥근 이유는 구 모양인 물방울의 표면 잔체로 들어간 햇빛은 물방울 안에서 굴절하고 또 색깔별로 다르게 진행하게 됩니다. 이 입체 물방울에서 반사되어 나오는 빛은 입체인 둥근 띠 모양의 원을 형성하게 되어 둥근 모양이 나타나게 되는 것입니다.

아무쪼록 저의 답변이 문제 해결에 작게 나마 도움이 될 수 있기를 기원드립니다. 항상 건강하고, 행복하세요^^

Answer 2

안녕하세요. 임창진 박사입니다.

무지개의 형성 원리와 모양에 대해 질문해주셨는데요.

무지개는 수증기의 반대편에서 비춰지는 태양빛(광선)이 수증기에 의해 굴절, 반산, 분산 되면서 나타나는 현상입니다.

즉 대기 중 수증기가 프리즘의 역할을 대신한다고 생각하시면 이해가 쉬울 것 같습니다.

이때, 빛의 파장이 길수록 굴절은 작아지기 때문에 파란색, 보라색등은 무지개의 가장 아랫부분에 형성되며 빨간색은 가장 윗부분에 형성됩니다.

무지개의 형태 관련해서는 일각에서 물방울이 구 형태이기 때문에 굴절, 반사된 빛 또한 구와 같이 비슷한 모양으로 형성된다는 말이 있으나,

실제로는 태양광선과 관찰자의 각도가 전반사 임계각(42도)일때 전반사 임계각이 되는 범위가 둥글기 때문에 둥근 형태로 발생하게 되고, 호나 반원 형태인 이유는 지평선에 의해 무지개가 반으로 잘려서 보이기 때문입니다.