빛

▣ 빛

* 파장이 4,000~7,000Å(옹스트롬)의 가시광선을 나타내며 시신경을 자극하여 사물을 알아볼 수 있게 한다.

* 넓은 의미로의 빛은 赤外線과 紫外線 및  X선, 감마선까지 包含하여 指稱하기도 한다.

 

* 사물을 인식하는 것에는 2가지 경우가 있는데 태양이나 전등 같은 光源에서 나오는 빛을 직접 보는 것과 光源에서 나온 빛이 어떤 물체에서 反射되는 것을 보는 것이다.

* 眞空狀態에서의 빛의 速度는 물리학에서 아주 중요한 보편상수로서 보통 c로 나타내며 그 값은 299, 792, 458m/s이다.

* 빛이 매질을 통과하는 속도(υ)는 진공 중을 통과하는 속도(c) 보다 작으며 c와 υ의 비를 그 물질의 굴절률(n)이라 한다. 즉 n=c/υ이다. 빛은 진공 속에서 매우 빠른 속도로 에너지를 전달하며 매질을 통과하면서 흡수 · 반사 · 굴절 과정을 거치며 광원과 매질에 대한 정보를 전달하기도 한다.

 

* 전자기파는 그 파장이나 진동수에 따라 光線領域 · 光學領域 · 電波領域으로 구분한다. 

광선영역은 감마선(0.03㎚ 이하)과 X선(0.03~30㎚)으로 구분되고 광학 영역은 자외선(30~400㎚)과 가시광선(400~700㎚), 적외선(0.7~300㎛) 그리고 전파영역은 마이크로파(0.3㎜~300㎜), 라디오파(300㎜ 이상)로 구분된다.

 * 가시광선의 빛은 그 波長에 따라 나타내는 색이 다른데, 1가지 색을 띠는 빛, 즉 같은 파장이나 진동수를 가진 빛은 단색광(monochromatic light)이라 하며 여러 파장의 빛이 혼합되어 있는 빛은 복합광이라 한다. 이러한 빛에 대해 연구하는 학문을 광학(optics)이라고 한다.

 

▶ 입자설과 파동설

 

* 빛의 본질에 대한 논쟁인 입자설과 파동설은 고대 그리스 시대부터 언급되어 왔다. 에우클레이데스는 거울에 입사된 빛과 반사된 빛의 각도가 같다는 것을 알았으며 아리스토텔레스는 빛의 波動說을 主張했다.

* 17세기에 뉴턴은 粒子設을 提案하여 반사 및 굴절의 법칙을 설명할 수 있었다. 그러나 뉴턴의 입자설에 의하면 물속에서의 광속은 공기 중에서보다 더 빨라야 하는데, 물속에서의 광속이 공기 중에서보다 느리다는 것이 200년 후인 1850년에 測定되었다.

* 같은 시대의 인물인 네덜란드의 과학자 호이헨스는 빛의 波動論을 주장했다. 그는 호이헨스의 원리를 이용하여 빛이 공기 중에서보다 물속에서 더 느리게 진행한다고 가정하여 반사와 굴절현상을 설명했다.

 

* 뉴턴은 자신이 오랫동안 연구해온 얇은 막에서 생기는 색깔이 波動說에 의하여 설명되었기 때문에 빛의 波動說의 타당성을 알고 있었지만 빛의 직진성 때문에 파동설을 부인했다. 그 당시의 뉴턴의 권위와 빛의 회절현상이 관측되지 못한 것 때문에 빛의 입자설이 1세기 이상이나 지배적이었으며 빛의 회절현상이 발견된 이후에도 입자설을 믿는 과학자들은 회절을 粒子의 散亂으로 설명하려고 했다.

* 1801년 영국의 과학자 토머스 영은 이중 슬릿 실험을 통해 빛의 波動說을 부활시켰으며, 간섭의 개념을 처음으로 제안했다. 그러나 이러한 업적은 10년 이상 인정받지 못했으며 1819년 프랑스의 물리학자 A. 프레넬이 빛의 간섭과 회절 현상을 설명할 수 있는 빛의 파동이론을 발표하면서 波動論이 우세하게 되었다.

* 1850년 J.B.L.푸코는 물속에서의 광속은 공기 중에서의 광속보다 느리다는 것을 측정했으며, 빛의 입자설은 배제되었다. 1860년 J.C.맥스웰은 전자기학의 수학적 이론을 발표하여 빛은 電磁氣波라고 제안했으며 이것은 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠의 실험으로 입증되었다.