굴절률이 서로 다른 물질을 한층 한층 쌓아서 겹쳐놓은 물체에 빛을 통과시키면 빛은 그림과 같이 경계면에서 굴절하면서 진행합니다. 빛의 진행 방향이 바뀌는 것은 경계면이므로, 빛은 같은 굴절률을 가지는 층 안에서만 직진하는 것을 알 수 있습니다. 각 층의 두께를 얇게 하면 할수록, 한 층 내에서 빛이 직진하는 거리가 짧아집니다. 층의 두께를 한계까지 줄여서 연속적으로 굴절률이 변화하는 물질의 경우에 빛은 물질 내를 곡선으로 진행하게 됩니다. '페르마의 원리'에서는 '빛은 두 점 사이의 최단 시간의 경로를 진행한다'라고 설명됩니다. 연속적으로 굴절률이 변화하는 물질에서 빛이 물질에 들어가는 위치와 빛이 물질에서 나오는 점을 그 두 점으로 정의하면 더 이상 빛의 경로는 직선이 아닙니다. 빛이 최단 시간의 경로..
로마의 명문 클라우디우스 가문의 당주이자 영웅의 동생 '클라우디우스' 황제의 본명은 '티베리우스 클라우디우스 카이사르 아우구스투스 게르마니쿠스'로 역대 로마 황제중 최초로 '카이사르'를 가문의 성씨가 아니라 황제를 뜻하는 명사로 사용하였다. 본래 이름은 '티베리우스 클라우디우스 드루수스'였는데 이후 성장하여 '티베리우스 클라우디우스 네로 게르마니쿠스' 바꾸었다. 그의 이름에서 많은 것들을 알 수 있는데, 먼저 '삼니움 전쟁' 당시 '아피아 가도'를 건설한 '아피우스 클라우디우스'나, '제2차 포에니 전쟁'에서 활약하여 로마시민들에게 '로마의 검'이라고 불린 '마르쿠스 클라우디우스 마르켈루스' 등으로 유명한 로마의 명문 귀족인 '클라우디우스 가문'의 당주이다. 로마 제국의 2대 황제인 '티베리우스'도 원래..
낮에 지면을 비추는 태양의 빛을 손으로 차단하면 지면에 손의 그림자가 비칩니다. 손 모양의 그림자가 생기는 것은 빛이 직진하기 때문입니다. 그런데 태양광으로 생기는 그림자는 진하고 선명합니다만, 형광등 같은 빛의 경우에는 진한 그림자의 주위에 불선명한 얇은 그림자가 생깁니다. 사진은 형광등의 빛으로 만든 손가락의 그림자입니다. 태양은 지구로부터 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 지상에 그림자가 생기는 정도의 거리에서는 점광원으로 생각할 수 있습니다. 점 광원이란 한 점에서 방사상으로 빛을 발하는 광원입니다. 한편 형광등 같이 넓은 광원을 면광원이라고 하며, 형광등의 면 전체에서 나오는 빛을 생각할 필요가 있습니다. 점 광원은 한점에서 빛이 나오므로 진한 선명한 그림자가 생깁니다. 그에 반해 면광원으로 전등에..
평민 출신의 집정관 로마는 기본적으로 귀족 중심으로 국가를 운영하였지만, 공화정시기 '리키니우스 섹스티우스법'이나 '호르텐시우스법' 등 일련의 개혁이 진행되면서 점차 평민들의 정치참여도가 높아졌다. '마르쿠스 포르키우스 카토'는 '라티움' 지방의 소도시인 '투스쿨룸' 출신으로 농사를 지으면서 살아가는 공직과는 좀 먼 위치에 있는 듯하였다. 카토는 스스로 농업론을 저술할 정도로 농업에도 관심이 많았지만, 그의 총명함을 알아본 로마의 명문 귀족인 '발레리우스 가문'의 후원을 받아 '쿠르수스 호노룸'이라고 하는 소위 로마의 출세 코스를 밟으면서 로마 정계에 뛰어들었다. 쿠르수스 호노룸은 재무관, 조영관, 법무관, 집정관, 감찰관의 직위를 순서대로 거치면서 공직경험을 쌓는 것으로 로마 원로원에서는 이를 명예로운..
빛의 기본 특성으로 빛의 직진성이 있습니다. 빛은 광원에서 나온 후 직진합니다. 빛이 거울에 반사되면 빛이 진행되는 방향은 바뀌지만 빛은 반사 후에도 직진합니다. 빛이 공기에서 물로 들어갈 때, 빛은 수면에서 구부러져 굴절합니다. 빛이 수면에서 굴절되면 빛이 진행되는 방향이 바뀌지만 빛은 굴절 후 직진합니다. 빛은 어떤 길을 선택하고 나아가고 있을까요? 우리가 한 지점에서 다른 지점으로 향할 때 그 경로는 무수히 많이 있습니다. 예를 들면 A지점에서 C지점을 경유하여 B지점으로 간다거나, A지점에서 B지점으로 직접 가되 지그재그로 가는 등이 있을 것입니다. 그러나 보통은 '최단 거리'가 되는 A지점과 B지점을 직선으로 연결한 경로를 취할 것입니다. 빛도 같은 매질에서 진행할 때는 최단 거리로 진행합니다...
등대는 앞바다를 항해하는 선박에 빛을 보냅니다. 빛을 모아서 멀리 보내려면 크고 밝은 광원과 빛을 모아서 보내는 큰 렌즈가 필요합니다. 그런데 그렇게 큰 렌즈는 만들 수 없습니다. '어떻게 하면 멀리까지 빛을 보낼 수 있는 등대용 렌즈를 만들 수 있을까?' 이 렌즈의 아이디어를 생각해 낸 것이 프랑스 물리학자 오귀스탱 장 프레넬입니다. 프레넬 렌즈의 구조 프레넬은 1822년에 그림과 같이 유리판에 톱니이빨 같은 들쭉날쭉한 단차를 붙인 렌즈를 고안했습니다. 이 렌즈는 발명자의 이름을 따서 '프레넬 렌즈'라고 이름 붙여졌습니다. 프레넬 렌즈는 렌즈의 표면을 미세하게 분해하여 평면에 배치한 것과 같은 단면을 하고 있습니다. 구면 렌즈의 표면 부분을 미세하게 분해하여 평면에 배치했기 때문에 렌즈의 두께가 얇아집..
자동차의 반사판이나, 갓길이나 가드레일 등에 설치되어 있는 반사판은 스스로 빛을 내고 있는 것은 아니지만, 자동차의 헤드 라이트가 비추면 잘 빛납니다. 이것은 반사판이 자동차의 헤드라이트의 빛을 잘 반사하기 때문입니다. 어둠 속에서 사진과 같은 반사판에 강한 빛을 비추면 빛나 보입니다. 빛을 잘 반사하기 위해서는 평면거울을 설치하면 좋다고 생각할지도 모르겠습니다만, 평면거울은 반사판으로 사용되지 않습니다. 그 이유는 이과에서 배우는 빛의 기본적인 성질의 하나인 '빛의 반사의 법칙'을 생각하면 알 수 있습니다. 평면 거울을 자동차의 헤드라이트로 비추면 헤드라이트의 빛이 평면거울에 수직으로 닿으면 반사광이 자동차 쪽으로 돌아오기 때문에 운전석에서 거울이 빛나는 것처럼 보입니다. 그러나 빛이 비스듬히 닿으면 ..
황족의 피를 이어받은 고귀한 혈통의 여인 고대 로마는 초기 왕정시절부터 공화정에 이르기까지 폭군 할만한 인물이 별로 등장하지 않는데, 최고권력자라고 할 수 있는 집정관을 복수로 두고, 또한 공직자들을 임기제로 운영하였기 때문에 권력의 개인화가 어려웠을 뿐만 아니라, 동시에 원로원이나 민회 등에서 끊임없이 경제 받았기 때문일 것이다. 그러나 로마가 제국으로 바뀌면서 권력이 황제에게 집중되기 시작했고, '네로'나 '칼리굴라' 같은 상당히 위험스러운 인물들이 눈에 띄게 된다. 로마 제국 초대 황제인 '아우구스투스'부터 5대 황제인 '네로'까지의 5명의 황제는 '율리우스' 가문이나 '클라우디우스' 가문의 일원이었기 때문에 일반적으로 '율리우스 클라우디우스 왕조'라고 불리는데, 이는 아우구스투스가 자신의 혈족의 ..
많은 말에는 그 말의 근원이 되는 의미가 있습니다. 예를 들어, 빛과 관련된 도구인 거울은 영어로 미러(mirror)라고 하는데, mirror의 어근의 mir-에는 '놀라서 본다'라는 의미가 있습니다. 이것은 '놀랍고, 이상하게 생각한다, 본다'라는 의미를 가진 라틴어 'mirare'에서 유래합니다. 미라클(miracle)이나 신기루(mirage)등의 단어도 같은 어근 mir-를 가지고 있습니다. 확실히 고대의 사람들에게 거울은 놀랍게 보이는 신비하고 귀중한 도구였습니다. 렌즈도 거울과 마찬가지로 빛과 관련된 도구이지만, 렌즈라는 말에는, 보는 의미나, 혹은 빛을 모으는, 물건을 확대해 보는 등의 의미는 없습니다. 사실 렌즈라는 이름은 식물인 콩의 이름에서 유래했습니다. 그 콩의 이름이 바로 '렌즈콩'(..
세계에서 가장 오래된 렌즈는 기원전 700년경 현재 이라크의 북쪽에 있던 아시리아 문명이 도시 '니네베'의 유적에서 직경 3.8cm, 초점 거리 11.4cm의 수정 렌즈로, 이 렌즈는 태양광을 모으는 데 사용됐다고 합니다. 이는 스코틀랜드의 물리학자 이자, 만화경을 발명하거나 편광각을 발견한 것으로 유명한 '데이비드 브루스터'가 'British Journal of Physiological Optics'에 소개한 것이라고 하는데, 아마 1930년에 British Journal of Physiological Optics에 게제된 논문인 'The Nineveh Lens'의 내용에 기초하고 있는 것인 것 같습니다. 이 논문을 인용한 설명에는 이 렌즈는 대영 박물관에 소장되어 있으며, 레이어드 라고 하는 인물이 ..
제2차 포에니 전쟁의 발발 '시칠리아' 섬에서 시작된 작은 분쟁이 당시 북아프리카를 근거지로 한 대국인 '카르타고'와 막 이탈리아 반도를 석권한 떠오르는 강자였던 로마의 대결로 번진 '제1차 포에니 전쟁'으로부터 22년이 지나, 기원전 219년 로마와 카르타고는 다시 한번 누가 진짜 강자인지 겨루게 되었다. '제2차 포에니 전쟁'은 '한니발 전쟁'이라고도 불리는데, 카르타고의 명장인 '한니발 바르카'가 전쟁의 시발점이었을 뿐만 아니라, 전쟁 동안 사실상 로마와 한니발의 전쟁이라고 볼 수 있을 정도의 흐름을 보여주었기 때문이다. 당시 카르타고는 본국인 북아프리카 지역뿐만 아니라 '히스파니아'(지금의 이베리아 반도) 지역에서도 상당한 세력을 형성하고 있었는데, 한니발 바르카를 위시로 한 바르카 가문이 히스파..
로마의 명문 파비우스가 '퀸투스 파비우스 막시무스'는 대대로 원로원 의원이나 집정관을 역임했던 귀족가문인 파비우스 집안에서 태어났다. '제2차 포에니 전쟁'이 발발하기 전까지 그다지 주목받지는 않았지만, 명문가의 자제로서 여러 공직의 단계를 거쳐, 소위 말하는 엘리트 코스를 착실히 밟아서 집정관에까지 선출되었다. 그는 제2차 포에니 전쟁의 단초가 되는 '사군툼' 함락을 계기로 하는 로마의 '카르타고'에 대한 선전포고 때 사신으로 파견되었다고 한다. 기원전 217년에 카르타고의 '한니발 바르카'가 알프스 산맥을 넘어 이탈리아 반도 북부로 쳐들어왔고, 이어진 '트레비아 전투'와 '트라시메노 호수 전투'에서 로마 군단이 패배하면서 로마는 본격적인 위기감을 느끼기 시작하였다. 이 위기를 타개하기 위해 로마는 파..