콘택트 렌즈를 발명한 사람 '레오나르도 다빈치'가 1508년에 정리한 눈에 관한 낡은 사본에, 물이 들어간 바닥이 둥근 투명한 그릇에 얼굴을 대고, 그 너머로 사물을 보면 사물의 보이는 형태가 바뀐다고 써 있습니다. 다빈치는 이 방법으로 각막의 힘을 강화할 수 있다고 말하고 있습니다. 즉, 다빈치는 각막의 굴절력을 개선시켜 시력을 교정하는 방법을 생각해 온 것 입니다. 이것으로부터 일반적인 콘택트 렌즈의 원리를 발명한 것은 다빈치라고 생각되고 있습니다. 그러나 당시 다빈치의 흥미는 눈의 구조 그 자체에 집중되어 있던 것 같고, 이 방법을 시력 교정에 응용하는 것까지는 생각하지 않았던 것 같습니다. 1636년 프랑스의 '르네 데카르트'는 시력을 개선하는 방법으로서, 끝이 구형으로 되어있는 유리관에 물을 채..
투명과 불투명 일반적으로 투명이란 어떠한 물체가 가시광선의 거의 모든 파장의 빛, 혹은 일부 파장의 빛을 투과해, 물체의 반대쪽을 볼 수 있는 상태를 말합니다. 예를 들어 무색 투명한 유리는 가시광선의 거의 모든 파장의 빛을 투과한다. 한편 색유리와 같이 가시광선의 일부 파장의 빛 밖에 투과하지 않는 것은 투명합니다만 색깔이 있는 것처럼 보입니다. 물체가 투명하기 위해서는 물체의 표면이나 내부에서 가시광선이 산란하지 않는 것, 그리고 가시광선이 물체를 구성하는 물질에 흡수되지 않고 투과하는 등의 조건이 필요합니다. 예를 들어 투명한 유리의 표면에 미세한 흠집을 넣으면 빛이 흠집에서 산란(난반사)하기 때문에 불투명한 연마 유리가 됩니다. 또한 유리 내부에 작은 미립자를 많이 분산시키면 빛이 미립자로 산란하..
투명한 것을 미세하게 부수면 하얗게 된다 투명한 얼음을 빙수기에 넣고 갈면 순식간에 미세하게 깎여 흰 빙수가 완성됩니다. 원래는 투명한 얼음도, 그것을 갈아서 생긴 새하얀 빙수도 똑같은 물이 얼어서 생긴 얼음입니다. 왜 투명한 얼음이 빙수가 되면 하얗게 될까요? 투명한 물체에 빛이 닿으면 대부분의 빛은 물체를 통과하여 지나갑니다. 그런데 투명한 물체를 미세하게 부수면 표면에 닿은 빛이 여러 방향으로 반사하게 되어 투명하지 않고 흰색이 됩니다. 확인하기위해 투명한 얼음을 망치로 두드려 세세하게 부수어 봅시다. 부서져 생긴 하나 하나의 작은 얼음 조각은 투명하지만, 그 얼음 조각을 많이 모아보면 하얗게 보입니다. 많은 얼음 조각의 각 표면에서 빛이 여러 방향으로 반사하기 때문입니다. 흰 종이가 거울처럼 보이..
밤하늘에 빛나는 달은 스스로 빛을 내고 있는 것은 아니고, 태양의 빛을 반사하고 있습니다. 그러므로 햇빛이 닿지 않는 부분은 빛을 잃고 어두워집니다. 달이 지구를 사이에 두고 태양의 반대편에 왔을 때, 달이 지구의 그림자에 들어가면서 달에 태양광이 닿지 않게 되어 지구로부터 달이 보이지 않게 됩니다. 이것이 월식입니다. 물체가 그림자를 만들 때는 본그림자와 반그림자가 생기게 됩니다. 월식은 달이 지구의 그림자에 어떻게 들어가는지에 따라 분류할 수 있습니다. 그림과 같이 달이 태양에서 보았을때 지구 뒤쪽에 있을 때 월식이 됩니다. 이때 달이 지구의 반그림자에 들어가면 개기반영월식이 됩니다. 또는, 달 전체가 본그림자에 들어가는 경우에 개기월식이 됩니다. 달의 일부분이 본그림자에 들어가면 부분월식이 됩니다...
피부를 태우는 자외선 흔히 선탠(Sun tan)이라고 부르는 일광욕을 통해 피부의 색이 갈색으로 바뀌는 것은 피부 세포에 존재하는 물질이 화학적으로 변화함에 따라 발생합니다. 물질이 화학 변화를 일으키기 위해서는 에너지가 필요한데, 피부를 색을 변화시키는 화학 반응의 에너지원은 태양광에 포함되어 있는 자외선입니다. 자외선보다 파장이 긴 가시광선이나 적외선에서는 피부 색의 변화가 일어나지 않습니다. 가시광선이나 적외선은 피부 색을 변화시키는데 필요한 화학 반응을 일으킬 정도의 에너지를 가지고 있지 않기 때문입니다. 가시광선이나 적외선보다 파장이 짧은, 즉 진동수가 크고 높은 에너지를 가지는 자외선이 피부색 변화를 일으킵니다. 자외선은 파장의 길이로 그림과 같이 UV-A, UV-B, UV-C로 분류됩니다. ..
달은 지구의 주위를 약 27.3일에 걸쳐 한바퀴 돌고 있습니다. 이것을 달의 공전이라고 합니다. 그러나 지구 자체도 움직이기 때문에 달의 삭망 주기는 29.5일이 됩니다. 사진은 지구의 북극에서 달의 공전의 모습을 표현한 것 입니다. 태양이 있는 쪽의 달 표면이 빛을 반사하여 밝아집니다. 달이 보름달의 위치에 있을 때는, 지구로부터 보이는 달의 표면 전체에 빛이 닿기 때문에, 달 전체가 밝게 빛나 보입니다. 달이 그믐의 위치에 있을 때는 지구에서 보이는 달의 표면 전체에 빛이 닿지 않기 때문에 달은 보이지 않습니다. 다른 위치에서는 지구에서 보이는 달 표면의 일부분에만 빛이 닿기 때문에 초승달로 보이거나 반달로 보입니다. 개기일식은 달이 삭의 위치에 있어, 태양이 달로 가려져 버리는 상태입니다. 반대로 ..
새벽이나 저녁 때 하늘이 붉어지는 것은 태양이 고도가 낮아지기 때문인데, 태양광이 대기 중을 통과하는 거리가 낮동안 보다 길어집니다. 이 때 태양광에 포함되어있는 파장이 짧은 청색계의 빛은 대부분은 대기중에서 산란해 버립니다. 따라서 남은 적색계의 빛이 지표에 도달하게 되어, 우리 눈에는 태양과 하늘이 붉게 물든것 처럼 보입니다. 개기월식으로 달이 붉어지는 것은 일몰 때 하늘이 붉어지는 현상과 같은 메커니즘에 의한 것 입니다. 태양광 중에는 지상에 닿는 빛도 있지만, 그냥 대기를 통과해서 다시 우주공간으로 나가는 것도 있습니다. 이때도 마찬가지로 태양광이 대기의 긴 거리를 통과하면서 청색광이 산란해 버리고, 붉은 빛만이 대기를 통과하여 빠져나갑니다. 개기일식은 달과 태양사이에 지구가 들어가기 때문에 발생..
서쪽 하늘을 새빨갛게 물들이는 태양이 수평선에 가라앉을때, 빛이 사라지는 일몰 직전에 태양으로부터 일순간 녹색의 빛이 나오는 경우가 있습니다. 이 현상을 그린 플래시라고합니다. 밤하늘에 빛나는 별빛은 지구의 대기에서 굴절합니다. 이 굴절의 정도는 천정에서는 0이지만 별의 높이가 낮을수록 커집니다. 따라서 고도가 낮은 별은 실제 별의 위치보다 약간 위에 있는 것처럼 보입니다. 이 현상을 대기차라고 합니다. 태양광은 적색에서 보라색까지의 가시광선을 포함하고 있지만, 빛의 굴절률은 파장에 따라 다릅니다. 즉 적색보다 녹색의 빛이, 녹색보다 청색의 빛이 더 크게 굴절합니다. 그러므로 실제로는 같은 물체에서 나오는 빛이지만, 보라색이나 푸른 빛이 붉은 빛보다 더 위에 있습니다. 태양이 서쪽 하늘에 가라앉을 때, ..
지구 주위에는 많은 인공위성이 돌고 있습니다. 그 인공위성 중에는 우주에서 지구의 상태를 관측하기 위해 발사 된 것도 적지 않게 있습니다. 예를 들어 날씨 예보를 하기 위해 활용되는 기상위성인 '천리안 2A호'나, 궤도를 돌면서 지구를 관측하는 지구관측위성 등 많은 인공위성이 우주공간에서 활약하고 있습니다. 이러한 인공위성은 온갖 전자기파(빛과 전파)를 이용하여 지구 규모의 다양한 데이터를 수집하고 있으며, 이렇게 수집된 데이터를 분석하여 지구와 인류를 위한 다양한 분야에 활용하고 있습니다. 이를 원격 탐사(Remote Sensing)이라고 합니다. 원격 탐사는 일반적으로 인공위성이나 항공기 등을 이용하여 먼거리에서 지구 표면 부근을 관측하는 기술을 가리키는데, 기상 관측, 해양 관측, 지질 조사, 식물..
방해석은 탄산염 광물의 일종으로 주성분은 탄산칼슘(CaCO₃)입니다. 칼사이트(Calcite), 석회석이라고도합니다. 순수한 것은 무색 투명합니다만, 불순물이 포함된 것은 여러가지 색깔을 띠며, 특히 아름다운 것은 대리석으로서 취급됩니다. 방해석에 빛을 쬐면 빛이 결정 방향에 따라 두 개의 광선으로 나뉘며 통과합니다. 따라서 방해석을 통해 물건을 보면 사진과 같이 이중으로 보입니다. 이 현상을 복굴절이라고 합니다. 빛은 횡파이기 때문에, 다음 그림과 같이 진행 방향에 수직인 여러면에서 진동합니다. 이제 진공상태에서 광속을 c, 물질 속에서 광속을 v라고 하면, 굴절률 n은 n = c/v 로 표현할 수 있습니다. 이 방정식에서 물질 속에서의 빛의 속도가 바뀌면 굴절률이 바뀝니다. 방해석을 통과하는 빛은 진..
볼록 렌즈와 오목 렌즈 돋보기에 사용되고 있는 볼록 렌즈는 중앙부가 두껍고, 주변부가 얇은 형태를 하고 있습니다. 또 볼록 렌즈와는 반대로 중앙부가 얇고, 주변부가 두꺼운 렌즈를 오목 렌즈라고 합니다. 우선 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 기능을 알아봅시다. 볼록 렌즈를 통해 근처의 사물을 보면 확대하여 볼 수 있습니다만, 멀리 있는 물건을 보면 거꾸로 보입니다. 또한 볼록 렌즈는 빛을 모으는 기능이 있습니다. 볼록 렌즈로 태양광을 모으면 검은 종이 등을 태울 수도 있습니다. 빛을 모으는 도구인 동시에 열을 모으는 도구라고 할 수 있습니다. 오목 렌즈에도 빛을 굴절시키는 기능이 있습니다만, 오목 렌즈를 통해서 물건을 보면, 근처의 물건도, 먼 곳의 물건도 작게 보입니다. 이것은 오목 렌즈의 빛을 넓히는 기능 때..
금속 색상의 차이 우리가 귀금속인 금의 색상을 이야기 할때 눈부신 황금색이라고 표현합니다. 금은 간단히 말하자면 노란색을 하고 있습니다만, 페인트 등의 노란색과는 상당히 색감이 다릅니다. 그래서 우리는 금의 색상을 금색이라고 금속의 이름을 붙인 색으로 부르며, 일반적인 노란색과 구별하고 있습니다. 이것은 비단 금뿐만 아니라 은과 구리도 동일합니다. 은은 흰색이지만 은색, 구리는 빨간색이지만 구리색이라고합니다. 반대로 금, 은, 구리는 그 색으로부터 황금, 백은, 적동이라고도 표현합니다. 일반적으로 표면을 잘 연마한 금속이 빛을 반사할 때 보이는 특유의 광택을 금속광택이라고 합니다. 백색광을 프리즘으로 나누면 빛의 색 띠가 나타납니다만, 그 안에 금색, 은색, 구리색의 빛은 없습니다. 그러나 금속 광택이있..