광섬유가 빛을 전달하는 방법 광통신에 사용되는 광섬유에는 빛을 감쇠시키지 않고 멀리까지 전송할 수 있도록 매우 투명도가 높은 유리나 플라스틱이 사용되고 있습니다. 광섬유는 빛이 굴절률이 다른 물질의 경계면에서 전반사한다는 특성을 이용합니다. 광섬유는 굴절률이 다른 2개의 유리나 플라스틱을 사용해 이중 구조로 되어 있어, 광이 섬유 안을 반사를 반복하면서 진행되게 되어 있습니다. 이 때문에 빛을 약화시키지 않고 멀리까지 전할 수 있습니다. 유리 광섬유 유리제 광섬유에는 고순도의 석영(수정)이 사용됩니다. 우리가 일반적으로 사용하는 유리에도 빛을 흡수하는 불순물이 있기 때문에 몇 센티미터의 두께로도 빛의 강도가 약해져 버립니다. 유리의 두께가 1미터나 되면 상당히 어두워지고 반대편이 보이지 않게 됩니다. 그..
원점과 근점 눈으로 초점을 맞출 수 있는 가장 가까운 점을 근점, 가장 먼 점을 원점이라고 합니다. 근점과 원점의 사이의 범위를 조절폭(조절력)이라고합니다. 근점은 20대에서는 약 10 cm정도 입니다만 노화와 함께 점점 길어지게 됩니다. 반면 일반적인 눈의 원점은 무한대 입니다. 이론적으로 무한대이지만 실제로는 4 ~ 6m 이상 멀어지면 수정체의 조정이 필요하지 않기 때문에 그 이상의 거리에서 자신에게 보이는 만큼이라고 생각할 수 있습니다. 눈은 근점보다 가까운 곳에 초점을 맞출 수 없습니다. 성인의 일반적인 눈에서도 가장 명확하게 보이는 범위는 개인차는 있지만 눈에서 25 ~ 30cm 이상 떨어진 곳입니다. 이거기를 명시 거리라고 합니다. 멀리 보는 눈과 가까이 보는 눈 눈이 먼 곳을 보게되면 섬모는..
루미놀 반응이란? 루미놀(luminol, C8H7N3O2)은 범죄 수사에서 혈흔 검사에 사용됩니다. 혈흔의 색은 신선한 때에는 붉은 색을 띠고 있지만 시간이 지남에 따라 갈색으로 변합니다. 그러므로 범행 현장에서 혈흔 같은 것이 발견되었다고 해도, 육안으로는 그것이 혈흔인지 아닌지 판단하기가 어렵습니다. 이떄 사용되어지는 것이 바로 '루미놀 반응'입니다. 루미놀 반응의 발견 1928년에 독일의 화학자 알브레흐트(H. O. Albrecht)는 루미놀에 과산화수소수(H2O2)를 가하면 청백색 빛을 내는 것을 발견하였는데, 이 반응을 일으키기 위해서는 구리나 철 등의 촉매 가 필요하다고 합니다. 1937년에는 독일 법의과학자인 발터 슈펙트(Walter Specht)가 혈액이 이 반응의 촉매가 되는 것을 발견했..
눈의 구조 그림은 인간의 오른쪽 눈의 안구를 위에서 보았을 때의 단면도입니다. 안구는 공막에 둘러싸인 구조를 하고 있으며, 굴절률 약 1.34의 유리체로 채워져 있습니다. 안구 앞쪽에는 투명한 각막과 수정체가 있습니다. 각막의 직경은 약 12mm이고 굴절률은 약 1.38입니다. 각막과 수정체 사이의 전안방은 굴절률이 약 1.34인 안방수로 채워져 있습니다. 수정체는 직경이 약 8mm, 굴절률이 약 1.4로 볼록 렌즈의 형태를 하고 있습니다. 눈에 닿은 빛은 먼저 각막으로 크게 굴절되어 눈 속으로 들어갑니다. 이 때 홍채는 밝기에 따라 동공의 크기를 변화시키고 눈에 들어오는 빛의 양을 조정합니다. 동공을 통한 빛은 전안방을 통과하여 수정체를 통과하여 망막 위에 물체의 상이 맺히게 됩니다. 모양체와 수정체의..
광전 효과의 발견 1880년대 후반 전자파 연구를 하고 있던 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠는 전자파의 발신 장치에 자외선을 쏘이면 전자파가 강해지는 현상을 발견하였습니다. 이 현상이 계기가 되어 그는 1887년에 금속에 자외선을 가하면 방전이 일어나기 쉽다는 것을 확인하였습니다. 그 다음 해인 1888년 독일의 물리학자 Wilhelm Ludwig Franz Hallwachs는 대전된 금속에 자외선을 가하면 대전이 손실되는 것을 발견했습니다. 그 후 이러한 현상을 독일의 물리학자 필리프 에두아르트 안톤 폰 레나르트가 자세하게 조사하였습니다. 그 과정에서 그는 금속에 자외선을 비추면 금속에서 전자가 튀어 나온다는 것을 발견했습니다. 그들이 발견한 현상을 '광전 효과'라고 합니다. 광전 효과는 금속에..
빛으로 색의 농도가 바뀌는 감광 선글라스 어두운 곳에서는 투명하고, 밝은 곳에서는 착색되는 안경을 감광 선글라스, 혹은 조광 선글라스나 변색 선글라스라고 합니다. 감광 선글라스에 사용되고 있는 렌즈를 감광 렌즈라고 합니다만, 감광 렌즈는 주위의 밝기에 의해 색의 농도가 변화하는 플라스틱이나 유리로 만들어진 렌즈입니다. 유리제든 플라스틱제든, 감광 렌즈의 색의 농도가 바뀌는 것은 자외선의 작용에 의한 것입니다만, 그 구조는 서로 다릅니다. 유리 감광 렌즈는 1964년 미국의 유리 세라믹 제품 제조사인 코닝사에 의해 개발되었습니다. 코닝사는 1879년에 토마스 에디슨이 발명한 전구에 사용하는 유리 용기를 개발하였으며, 1915년에는 이과의 실험 기구용 유리로 친숙한 내열 유리 '파이렉스'를 개발한 회사입니다..
컵속의 젓가락 컵에 물을 따르고 젓가락을 담그면 사진처럼 젓가락이 수면에서 구부러져 보입니다. 물론 젓가락 자체가 구부러진 것은 아닙니다. 젓가락이 구부러져 보이는 것은 빛의 굴절에 의한 것입니다만, 그 구조에 대해 생각해 봅시다. 다음 그림은 컵에 젓가락을 똑바로 세우고 컵에 물을 넣은 경우의 모습을 나타낸 것 입니다. 컵의 바닥에 있는 젓가락의 앞 P점에서 나온 빛 중에 수면상의 O점을 향해 직진하는 빛을 생각해 봅시다. 만약 빛이 O점으로부터 공기중에 나온 후, 점선과 같이 그대로 직진해 Q점에 도착하면, 젓가락은 똑바른 것처럼 보일 것입니다. 그러나 빛은 O점에서 구부러져, 실선과 같이 진행되어 Q'점에 도착합니다. 우리는 빛이 O점에서 구부러진 것을 판단할 수 없기 때문에, 젓가락의 끝이 빛이 ..
지구상에서 광속의 측정 지구상에서 측정기구를 이용하여 처음으로 광속을 측정하려고 시도한 것은 프랑스의 아르망 이폴리트 루이 피조(사진 왼쪽)와 장 베르나르 레옹 푸코(사진 오른쪽)입니다. 두 사람은 공동으로 프랑소와 아라고가 고안한 회전 거울을 사용하여 광속을 측정하는 장치를 개발하고 있었습니다만, 이윽고 의견의 대립으로부터 공동 연구를 중지하고, 각각 독자적으로 연구를 진행하게 되었습니다. 1849년 피조는 다음 그림과 같은 광원과 거울 사이에 톱니바퀴를 놓은 장치로 광속을 측정했습니다. 피조와 푸코가 공동 개발하고 있던 장치는 톱니바퀴 부분이 회전경이었지만, 피조는 회전경을 사용하지 않았습니다. 피조는 이 장치의 톱니바퀴까지의 부분은 집에 놓고, 거울을 집에서 약 8.6킬로미터 떨어진 언덕 위에 설치..
연주시차와 광행차 영국의 그리니치 천문대 대장을 맡은 천문학자 제임스 브래들리는 항성의 연주시차를 관측하고 있는 동안, 광행차를 발견해 광속을 계산하였습니다. 연주시차는 지구의 공전에 의해 계절에 따라 지구에서 멀리 있는 항성보다 근처에 있는 항성이 보이는 위치가 더 크게 어긋나는 현상으로 지구와 항성과 태양을 이루는 각도입니다. 연주시차를 구하려면 항성의 위치를 측정하고 반년 후에 다시 항성의 위치를 측정합니다. 항성의 연주시차 값은 매우 작기 때문에 이를 측정하는 것은 매우 어려운 일 입니다. 예를 들어 16세기에는 덴마크의 천문학자 티코 브라헤는 망원경으로 관측했을때 연주시차가 확인되지 않았기 때문에, 코페르니쿠스의 지동설을 부정하고 천동설을 지지하기도 했습니다. 연주시차 측정에 처음 성공한..
광속이 유한한 것을 증명한 뢰머 올레 크리스텐센 뢰머는 덴마크의 천문학자 입니다. 당시 프랑스에는 파리 천문대가 있었는데, 그곳에는 목성의 위성과 토성의 위성을 관측한 것으로 유명한 이탈리아의 천문학자인 조반니 도메니코 카시니가 천문대장으로 있었습니다. 1672년 뢰머는 그런 파리 천문대에 초청되어 천문 연구를 하였습니다. 뢰머는 목성의 위성 '이오'의 관측 데이터를 해석하고 있는 동안, 이오의 식(이오가 목성의 뒤쪽에 숨는 현상)이 시작되는 시각이 계절에 따라 변동하는 현상에 주목했습니다. 지구와 목성의 거리는 태양을 중심으로 공전하고 있기 때문에 계절에 따라 달라집니다. 그는 광속이 무한대라면 이오의 식이 시작되는 시간의 어긋남은 발생하지 않는다고 생각하고 1676년에 광속은 유한하다고 결론지었습니다..
광속은 무한? 어두운 방에서 전등을 켜면 순식간에 전등에서 빛이 방으로 넘쳐흘러 방이 밝아집니다. 또한 손전등으로 멀리 떨어진 곳을 비추면 빛이 닿은 곳이 순간적으로 밝아집니다. 이런 식으로 우리는 일상적인 경험에서 빛이 순식간에 전달된다는 것을 알고 있습니다. 물론 빛이 순식간에 전달되는 것은 고대 사람들도 알고 있었습니다. 고대 그리스 시대에는 광속이 유한하다고 주장한 철학자도 있었습니다만, 많은 과학자들은 광속은 무한대라고 생각하고 있었던 것 같습니다. 근세에 있어서도 빛의 굴절에 대해 고찰해, 무지개가 생기는 기본적인 구조를 밝힌 프랑스의 르네 데카르트나, 천체의 운동을 고찰해 케플러의 법칙을 이끌어낸 독일의 요하네스 케플러도 빛 한 순간에 전해질 것이라고 생각했습니다. 무한한 광속에 의심을 가진..
숟가락의 움푹 들어간 안쪽을 들여다 보면 상하가 거꾸로 된 얼굴이 비쳐집니다. 잘 보면 좌우도 거꾸로 비치고 있습니다. 시험삼아 숟가락에 상하 거꾸로 얼굴을 비친 채 오른쪽 눈을 윙크 해 봅시다. 평범한 평면거울에서는 거울의 오른쪽에 비치는 눈이 윙크하지만 스푼 안쪽에서는 왼쪽에 비치는 눈이 윙크합니다. 왜 숟가락 안쪽을 들여다 보면 얼굴이 상하 좌우가 거꾸로 비치는 것 일까요? 겹친 거울에 의한 빛의 반사 한 장의 평면 거울에 자신의 얼굴을 비추면 머리는 거울의 위쪽에, 턱은 거울의 아래쪽에, 왼쪽 눈은 거울의 왼쪽에, 오른쪽 눈은 거울의 오른쪽에 비쳐집니다. 그러면 2장의 평면 거울을 직각으로 연결하여 겹치고 다시한번 거울을 들여다 보자. 직각 상태로 겹친 거울을 들여다 보면 거울 속에 비치는 머리와..