얼음은 투명한데, 빙수는 왜 하얀색일까?

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 보이지 않는 이유

빛은 모든 물체의 표면에서 반사됩니다. 예를 들어 흰 종이는 대부분의 빛을 반사하지만 거울처럼 물체를 비추지는 않습니다. 이유는 흰 종이의 표면에 미세한 요철이 많이 있기 때문입니다. 여기에 빛이 닿으면 빛은 반사의 법칙에 따라 다양한 방향으로 반사합니다. 표면에서 빛이 규칙적으로 반사하는 것을 정반사, 다양한 방향으로 반사하는 것을 난반사라고 합니다. 거울은 빛을 정반사하기 위해 물체를 비춥니다만, 흰 종이는 그림과 같이 빛을 난반사하기 때문에 반사한 광선이 섞이므로 거울처럼 보이지 않습니다. 이것은 간단한 실험으로 확인할 수 있습니다. CD 케이스 등 투명한 플라스틱 판에 검은 종이를 붙입니다. 검은 종이를 붙인 반대편의 표면은 거울처럼 물체를 잘 보여줍니다. 이때 표면을 사포 같은 것으로 문지르면 표면이 하얗게 되어 물체가 비치지 않게 됩니다. 플라스틱의 표면에 미세한 요철이 생겨 빛의 난반사가 일어나기 때문입니다. 투명한 얼음을 빙수로 만들면 하얗게 보이는 것도 많은 작은 얼음 조각이 요철과 같은 역할을 하기 때문입니다. 호수의 수면에 경치가 선명하게 비치고 있을 때, 호수에 돌을 던지면 잔물결이 일어나 경치가 비치지 않게 되는 것도, 물결에 의해 요철이 된 수면이 빛을 난반사하기 때문입니다.

물체를 볼 수 있는 것은 난반사 덕분

우리가 물체를 볼 때 빛의 난반사는 매우 중요합니다. 어두운 방에서 거울과 흰 종이를 바닥에 놓고, 바로 위에서 펜 라이트로 비추고, 그 모습을 거의 바로 옆에서 관찰해 봅시다. 거울이 보이는 방식은 변하지 않지만 흰 종이는 빛이 닿는 곳이 밝아집니다. 이것은 거울이 빛을 바로 위쪽에만 반사하는 반면, 흰 종이는 빛을 여러 방향으로 반사하기 때문입니다. 우리 몸 주변의 많은 물체는 빛을 표면에서 난반사합니다. 빛이 물체의 표면에서 난반사하는 덕분에, 우리는 물체의 모습이나 색을 다양한 방향에서 볼 수 있습니다. 거울이나 투명한 물체가 보이기 어려운 것은, 빛이 물체의 표면에서 정반사되거나 물체를 통과해 버리기 때문입니다. 그런데 얼음 가게에서 만들어지는 얼음은 보통 깨끗한 투명하지만, 가정의 냉장고에서 만들어지는 얼음은 하얀 경우가 많이 있습니다. 이것은 가정의 냉장고로 만든 얼음에는 많은 공기 거품이 들어 있기 때문입니다. 공기의 거품으로 인해 빛이 난반사하기 때문에 빙수로 만들지 않아도 얼음이 하얗게 보입니다.