빛의 반사와 굴절에 대한 정의.

사실 빛의 정의는 쉽지가 않습니다.

 

일반적으로 빛이라고 하면 태양빛을 떠올리며, 그것을 빛의 전부로 생각합니다. 전적으로 옳다고는 할 수 없지만 사람들이 그렇게 생각하는 데는 충분한 근거가 있습니다.

 

태양은 지구 에너지의 근원이고 식물은 물론이고 동물과 광물이 태양 에너지 덕에 생장, 발전하고 형태를 유지하고 있습니다.

 

 

빛의 반사란?

 태양과 같이 빛을 스스로 발하는 물체는 여러 방향으로 자유롭게 퍼져 나갑니다. 이러한 빛은 장애물이 없으면 그대로 직진하지만 장애물에 부딪히면 되튕기는 반사를 하거나 진행하던 방향과는 다른 쪽으로 이리저리 꺾이는 굴절을 합니다. 눈으로 보는 것은 빛의 반사 작용 때문이며 물체가 빛을 반사하지 않으면 인간의 눈으로 사물을 직접 인식하는 것은 불가능합니다. 물체와 충돌한 빛이 반사하는 데는 나름의 규칙이 있습니다.

 

빛이 금속처럼 매끄러운 표면에 부딪치면 반사를 하게 되는데, 이 때 표면을 향해 직진해서 들어온 빛을 입사광, 되튕겨서 나간 빛을 반사광이라고 부릅니다. 또한, 표면에 수직으로 내리 그은 직선과 입사광이 벌어진 각을 입사각, 반사광이 이룬 각을 반사각이라고 부릅니다.

 

그렇게 만들어지는 입사각과 반사각은 한 치의 오차도 보이지 않습니다. 즉, 입사광이 30도이면 반사광도 30도, 입사광이 45도이면 반사광도 45도로 되튕겨서 뻗어나가게 됩니다.

 

 

빛의 굴절이란?

 컵 속에 넣은 막대기, 젓가락이 꺾여 보이거나 물이 실제보다 얕아 보이는 것은 빛의 굴절 현상 때문입니다. 굴절이란 공기 중을 달리던 빛이 물질 속으로 들어가면서 진로가 바뀌는 것을 말합니다. 다시 말해서 빛이 다른 매질로 들어갈 때 진행 경로가 꺾이는 현상을 굴절이라고 합니다. 프리즘을 통과한 빛은 굴절하여 빨강에서 보라까지의 일곱 색을 드리웁니다. 그런데, 그러한 무지개 상이 맺어지는 데는 규칙이 있습니다.

 

우리가 알고 있는 것처럼 무지개 색은 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보의 순서로 상을 맺는데 빨강과 초록이 바뀌거나 파랑과 노랑이 바뀌는 현상은 절대로 나타나지 않습니다. 이처럼 프리즘을 통과한 빛이 일정한 규칙에 따라서 색을 맺는 이유는 일곱 색의 굴절 정도가 다르기 때문입니다.

 

빨강색은 입사 각도에서 가장 적게 벗어난 위치에 보라색은 가장 크게 벗어난 곳에 자리 잡습니다. 그리고, 나머지 색은 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색의 순으로 그 사이에 차례대로 배열을 합니다. 즉 이것은 일곱 색상이 갖는 고유한 파장이 다르기 때문인데 쉽게 보폭이 다르다고 생각하면 됩니다. 내딛는 발걸음이 각각 다르기에 당연히 동일한 시간에 내달아서 도착하는 위치가 다르게 됩니다. 무지개 색의 파장은 빨강이 가장 길고, 보라가 가장 짧습니다. 파장이 길면 길수록 동일 시간에 많은 거리를 진행할 수 있으므로 빨강이 최대 거리, 보라가 최소 거리를 움직이게 되는 것입니다.