광전자공학/광센서] 무지개의 생성원리

소개글

광전자공학이나 타 과목에서 배우게 될 무지개의 생성원리를 알기쉽게 정리하였습니다.

목차

1. 빛의 반사, 굴절, 분산
1) 빛의 반사
(1) 반사의 법칙

2) 빛의 굴절
(1) 굴절의 법칙

3) 빛의 분산

2. 무지개의 생성원리

본문내용

1) 빛의 반사
파동이 한 매질에서 다른 매질로 전파해나갈 때, 경계면에서 일부 파동이 진행방향을 바꿔 원래의 매질 안으로 되돌아오는 현상이다. 반듯한 면에서는 정반사가 일어나고 울퉁불퉁한 면에서는 난반사가 일어나며, 굴절되는 빛이 전혀 없이 모두 반사되는 것은 전반사라고 한다. 쉽게 말해 빛이 진행하다 다른 매질의 경계면에서 되돌아오는 현상을 뜻한다.

2) 빛의 굴절
파동이 서로 다른 매질(媒質)의 경계면을 지나면서 진행방향이 바뀌는 현상을 빛의 굴절이라고 한다. 굴절은 매질에 따라 그 속에서의 파동의 진행속력이 다르기 때문에 일어나는 현상으로 경계면에서 굴절하여도 빛의 진동수는 변하지 않는다.

3) 빛의 분산
물질을 통과하는 서로 다른 파장의 파동에 대해서 물질이 서로 다른 굴절률, 흡수율을 가지게 되는 현상을 분산이라 한다. 프리즘에 의한 빛의 분산이 대표적인 예이다. 여러 파장의 빛이 프리즘을 통과하면 파장이 다른 빛은 굴절률이 다르기 때문에 굴절각이 다르게 된다. 따라서 서로 다른 방향으로 진행하게 된다. 이때 파장이 짧은 쪽이 굴절각이 더 크다. 예를 들어 빨간빛은 파장이 길기 때문에 굴절각이 작아 크게 꺾이지 않는다. 반면 보랏빛은 파장이 짧기 때문에 굴절각이 커 진행방향이 크게 꺾인다. 무지개는 공중에 떠 있는 작은 물방울에 의해 햇빛이 굴절, 분산, 반사하여 생기는 현상이며, 이 때 물방울이 프리즘 역할을 한다.

참고 자료

1 두산 백과사전 “반사”
1 두산 백과사전 “반사의 법칙”
1 두산 백과사전 “굴절”
1 김종권 (1998), New High Top 물리Ⅱ, 두산동아출판사
1 강유석 (2003), 무지개 현상을 통한 빛의 굴절, 반사, 분산현상에 대한 연구
1 황도근 (1994), 입체로 읽는 물리, 자작나무 출판사