그림자를 만드는 방법

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 전등에서 나오는 빛은 빛이 출발하는 위치가 다 다르기 때문에 서로 다른 위치에 그림자를 만듭니다. 빛이 전혀 맞지 않는 부분도 있고, 그림자가 생기는 하지만 물체에 빗겨 맞는 부분도 생깁니다. 전자의 진한 부분의 그림자를 본영, 후자의 얇은 부분의 그림자를 반영이라고 합니다.그림자가 생기는 면에 물체를 가까이하면 반영 부분이 적어지고 멀리 하면 반영 부분이 많아집니다. 즉 물체에서 가까이에 생기는 그림자는 선명하고, 멀리서 생기는 그림자는 흐리게 된다는 것입니다. 어느 정도 그림자가 흐려지는지는 광원의 크기, 광원과 물체의 거리, 물체와 그림자가 생기는 위치에 따라 달라집니다. 위에서 태양은 점광원으로 생각할 수 있다고 설명했지만, 하늘에 빛나는 태양이 둥근 모양으로 보이는 것처럼, 태양은 사실 점광원으로 생각할 만큼 멀지 않습니다. 시야각으로 0.5도 정도의 크기가 있습니다. 지면에 생기는 그림자를 생각할 정도로는 태양의 크기는 고려하지 않아도 상관없지만, 물체와 그림자가 생기는 위치의 거리가 먼 경우는 태양의 크기를 고려해야 합니다. 다음 사진은 개기일식일 때 지구에 비친 달의 그림자를 우주정거장 미르에서 촬영한 것입니다. 한가운데 부근은 검은 그림자가 되어 있지만, 주위는 희미해져 있는 것을 알 수 있습니다.