태초에 하나님께서 빛이 있으라 하자 빛이 생겨났다”, “우주는 큰 폭발(빅뱅)로부터 시작됐다”. 이것은 신학과 과학이 말하는 빛의 탄생 시나리오다. 이에 대해 저마다의 믿음은 다르지만, 사람들은 오랜 옛날부터 빛의 성질을 연구하고 이용해왔다.
고대 이집트 유적에서 기원전 1900년대에 사용된 것으로 추정되는, 구리판을 닦아 만든 거울이 발견됐다. 고대 로마 유적에서는 각종 유리제품을 깎아 만든 렌즈가 발견되기도 했다. 로마의 네로 황제는 에메랄드를 눈에 대고 검투사들의 경기를 관람했고, 세네카는 유리공에 물을 채워 렌즈로 사용했다고 한다. 이러한 렌즈는 13세기 이후부터 안경에 이용됐다.
빛을 가장 드라마틱하게 이용한 사람은 아르키메데스였다. 그는 방패거울을 렌즈 형태로 배치해 로마군의 배에 태양광선을 집광시켜 불을 냄으로써 적들을 두려움에 떨게 했다.
빛에 관련된 이론이 등장한 것은 그리스 시대부터다. 기원전 300년경 유클리드는 빛이 항상 직진한다고 주장했다. 아르키메데스는 빛은 물질이 아니라 감각으로 느끼는 것이라고 했다. 또한 프톨레마이오스는 빛의 입사각과 반사각이 일정하다는 것을 확인했다.
"{빛이 프리즘을 통해 분산되는 것을 굴절률로 설명한 뉴턴은, 빛에 대해 가장 체계적인 이론을 제시한 과학자다
그리스인들은 눈에서 빛이 나와 물체로 가기 때문에 사물을 볼 수 있다고 생각했다. 아리스토텔레스가 눈을 감으면 아무 것도 볼 수 없다고 한 것과 같은 맥락이다. 어둠 속에서 색깔이 보이지 않는 것도 빛이 없기 때문이지 색깔이 없어지는 것은 아니라고 해석했다.
광원의 특성에 따른 색의 변화: 사과나 여러 색깔의 야채들은 광원에 따라 보이는 느낌이 사뭇 다르다. 이것은 광원에서 방출되는 빛의 종류가 무엇이고, 이들을 물체 표면에서 어느 정도 반사하고 흡수하는지에 달렸다. 사진 속 사과의 왼쪽 광은 자연광, 오른쪽 광은 백열등이다}.
반면 데모크리토스를 중심으로 한 원자론자들은, 색깔을 빛이 이루는 원자가 물체에 부딪힌 후 다시 눈에 들어와 인식되는 감각으로 보았다. 따라서 빛이 없는 곳에서는 색깔도 존재하지 않는다고 주장했다.,,
렌즈, 현미경, 망원경 같은 광학기기가 등장하면서 사람들은 비로소 빛 속에 감춰진 많은 정보를 밝혀내게 됐다. 특히 뉴턴은 빛에 대해 가장 체계적인 이론을 제시한 과학자다. 뉴턴은 빛이 프리즘을 통해 분산되는 것을 굴절률로 설명하고, 물체가 색깔을 띠게 되는 것을 빛의 반사와 흡수로 설명했다.
19세기에 들어서는 사람의 눈에 보이지 않는 빛도 있다는 사실이 발견됐다. 1801년에는 태양빛 스펙트럼의 보라색 바깥쪽에 감광작용을 하는 빛(자외선)이 있는 것이, 1802년에는 빨간색 바깥쪽에 온도가 높은 열선(적외선)이 있는 것이 알려졌다. 결국 1881년 스펙트럼 분광기를 개발한 랭글리에 의해 적외선과 자외선의 존재가 확실하게 밝혀졌다.
1895년에는 독일의 뢴트겐이 음극선을 연구하다 눈에 보이지 않는 광선을 발견하고 X선이라고 이름지었다. 또 1896년과 1898년 프랑스의 베크렐과 폴란드의 퀴리 부부가 잇따라 우라늄과 라듐에서 방사선을 발견하면서, 가시광선보다 훨씬 짧은 파장의 광선들이 있음을 알게 됐다. 이로써 보이는 빛보다 보이지 않는 빛이 더 많다는 사실이 밝혀진 셈이다.
푸른 하늘….
눈을 뜨면 우리 앞에는 아름다운 자연이 펼쳐진다. 이처럼 무언가를 보기 위해서는 ‘빛’이 필요하다. 깜깜한 밤에는 물체의 모양과 색을 쉽게 구별할 수 없다. 빛이 전혀 없는 완벽한 암실 안이라면 아무리 눈이 좋은 사람이라도, 또 아무리 최첨단의 장비를 사용한다고 하더라도 물체를 볼 수 없다. 즉 빛이 없으면 ‘본다’는 것이 불가능하다.
우리가 ‘볼’ 수 있도록 해주는 빛의 최대 근원은 태양이다. 태양처럼 스스로 빛을 내는 물체를 광원이라고 한다. 작은 불꽃을 만들며 타고 있는 양초, 방안에 있는 형광등, 켜져 있는 자동차 헤드라이트 모두 광원이다. 빛을 내지 않는 다른 물체들이 빛을 반사하고, 그 반사된 빛의 일부가 눈에 들어옴으로써 우리는 물체의 모양과 색을 인식할 수 있는 것이다.
우리 주변에는 많은 광원들이 존재하는데, 광원들의 특성에 따라 같은 색이라도 다르게 보인다. 예를 들어 백열등 아래서는 노랑, 주황, 빨강처럼 따뜻한 계열의 색채가 아름답고 생생하게 살아난다. 반면 파랑이나 녹색처럼 차가운 계열의 색채는 칙칙해 보이면서 그 색채 고유의 느낌이 잘 살아나지 않는다. 한편 형광등 아래서 노란색 물체를 보면 그 색채를 거의 알아볼 수 없을 정도로 죽어 보인다. 이것은 물체가 띠고 있는 고유의 색채와 광원과의 관계 때문에 일어나는 현상이다,,,~
빛은 전자기파의 형태로 전달되는데, 파장에 따라 가시광선, 적외선, 전파, 자외선, X선, 감마선 등으로 나뉜다. 우리가 볼 수 있는 빛을 가시광선(可視光線)이라 하며, 파장이 대략 400nm에서 700 nm 정도이다.<script async src="https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script>
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빛의 에너지는(h: 플랑크 상수, λ: 파장, c: 빛의 속력)로, 파장이 짧을수록 빛의 에너지가 크다. 따라서 X선, 감마선 등은 짧은 시간동안 노출되더라도 인간의 몸에 무척 해롭다.
물체의 온도와 빛
모든 물체는 빛을 방출한다. 물체가 방출하는 빛의 세기와 파장에 따른 분포는 물체의 온도에 따라 달라진다. 온도가 높은 물체일수록 짧은 파장에서 많은 빛을 방출하고, 온도가 낮은 물체일수록 긴 파장에서 주로 빛을 방출한다. 태양은 주로 노란색의 파장(550 nm 부근)에서 가장 많은 빛을 방출하고, 태양보다 뜨거운 천체는 파란색, 자외선 쪽에서 더 많은 에너지를 방출한다. 우리 인간도 에너지를 방출한다. 인간의 체온은 약 36.5℃로, 원적외선을 주로 방출한다. 이는 우리 눈에 보이지 않지만, 적외선 감지 장치를 사용하면 우리 몸에서 방출되는 빛을 검출할 수 있다. 이러한 빛의 특성을 이용하면 물체의 온도를 알아낼 수 있다
온도에 따라 천체에서 방출하는 빛의 영역이 달라지므로, 천문학에서는 다양한 검출기를 사용하여 천체의 특성을 연구한다. 지구의 대기는 모든 파장대의 빛을 투과시키지 못하므로 일부 파장대의 빛은 우주 망원경을 통해서만 관측할 수 있다. 이에 따라 적외선, X선, 감마선 등을 관측하는 여러 대의 우주망원경이 현재 우주 공간에서 관측을 수행하고 있다.
가시광선 영역의 빛을 주로 방출하는 별을 연구하기 위해서는 광학 망원경을 사용하고, 온도가 낮은 분자운을 연구하기 위해서는 적외선 망원경을 사용하며, 높은 에너지의 빛을 주로 방출하는 블랙홀을 연구하기 위해서는 X선 망원경을 사용한다. 어느 한 천체에서 나오는 빛은 한 영역에만 국한되지 않으므로, 하나의 천체를 다각도로 연구하기 위하여 여러 파장대의 관측을 수행하기도 한다.
빛은 전자기파의 하나로 가시 광선을 뜻하며 넓게는 적외선과 자외선을 포함한다. 파장이 0.4~0.75㎛인 것으로, 사람의 눈에 빛의 감각을 일으키는 가시 광선이다. 사람은 낮에는 햇빛으로, 밤에는 전등 따위의 불빛으로 물건을 볼 수 있다. 밤에 불이 꺼지면 아무것도 보이지 않는다. 물건이 보이는 것은 빛이 눈에 들어오기 때문이다. 태양이나 전등불은 발광체여서 스스로 빛을 내므로 보이고, 달이나 그 밖의 암체는 스스로 빛을 내지는 않으나 태양이나 전등 따위의 빛을 받아 되쏘므로 보인다. 빛에는 태양이나 전등과 같이 물체가 높은 온도의 열을 낼 때 나오는 것, 수은등이나 네온 사인과 같이 기체 중에서 방전이 일어나서 나오는 것, 형광등의 형광이나 야광 도료와 같이 인광으로 나오는 것 등이 있다.
(h: 플랑크 상수, λ: 파장, c: 빛의 속력)로, 파장이 짧을수록 빛의 에너지가 크다. 따라서 X선, 감마선 등은 짧은 시간동안 노출되더라도 인간의 몸에 무척 해롭다.
