[스크랩] 빛의분산 - 무지개가 생기는 원리

[류명한]

무지개는 빛의 분산으로 일어나죠..

빛의 분산은 백색광에 포함된 여러가지 색의 빛이

성질이 다른 물체를 만나 굴절을 하는데 이때 색깔마다

굴절률이 달라서 빛이 퍼지게 됩니다..

이때 생긴 무지개색의 색깔 띠를 스펙트럼이라고 하죠..

일반적으로 무지개 하면 빨주노초파남보 라고 하잖아요...

이때 빨간색의 빛은 굴절률이 작고 보라색의 빛이 굴절률이 가장 큽니다.

삼각형의 프리즘을 놓고 보면

프리즘의 두꺼운쪽으로 빛이 굴절되는데

위쪽(굴절이 덜된)이 빨간색 빛 아래쪽(굴절이 많이 된)이 보라색이 됩니다.

그러니 문제에서 A는 굴절이 크게 되었으니 보라색이구요

B는 작게 굴절 되었으므로 빨간색입니다.

그리고 첨부된 이미지를 보시면..

무지개는 비가 온 뒤 공기중의 물방울이 프리즘 역할을 하여

빛의 분산을 일으키게 됩니다..

이때 물방울 안으로 들어갈때 굴절이 한번 일어나고 안에서 반사가 한번일어나며

밖으로 나올때 굴절이 한번 더 일어나게 됩니다.

즉 굴절-반사-굴절 이런 관계가 되는거죠.

반사가 한번 일어났기 때문에 반드시 햇빛이 들어오는 쪽에서 관찰을 해야 합니다..

즉 다시 말해 태양을 등지고 서서 바라봐야 무지개가 보인다는 거죠..

무지개는 태양의 반대쪽에서 관찰이 됩니다.

그림 보시면 아시겠지만...

첫번째 물방울에선 굴절이 덜된 빨간색 빛이 아래쪽이고(빛을 따라서 잘 관찰해 보세요)

두번째 물방울에서 굴절이 많이된 보라색이 위쪽에 있어서

그 부분을 볼때 우리가 무지개라고 하는 겁니다.

그렇기 때문에

무지개에서 빨간색이 위쪽 아래쪽이 보라색입니다.

위에서 부터 빨주노초파남보 이렇게 되는거죠...

 

※위의 그림에서 우지개가 아니고 무지개라고 써져 있는 것입니다.
물방울 속에서의 굴절을 보면 빛의 주파수에 따라 다르게 굴절이 일어나는 것을 볼수 있을 겁니다. 빨간색(저주파)의 경우 굴절이 덜 일어나고 보라색(고주파)의 경우 굴절이 더 많이 일어나죠 한 물방울이라도 우리가 관찰할 수 있는 주파수는 하나밖에 없는 것입니다
태양빛과 사람의 눈이 42도를 이루는 위치에서 무지개의 빨간색이 보이고, 41도를 이루는 위치에서 노란색, 40도를 이루는 위치에서 무지개의 보라색이 보이는 것이다.
다른 사진을 살펴보겠습니다

가시광선 중 높은 진동수의 빛은 낮은 빛보다 매질 속에서 더 늦게 진행합니다. 보라색 빛의 속도는 빨강색 빛보다 1% 정도 느립니다. 빨강색과 보라색 사이의 빛깔을 가지는 빛들은 제각기 다른 속도로 진행합니다.

따라서 한 매질에서 다른 진동수의 빛은 다른 속도로 진행합니다. 각각 빛이 다른 속도를 가지기 때문에 다르게 굴절되며 따라서 꺽이는 정도도 다릅니다. 빛이 프리즘에서처럼 두번 굴절되면 그 스펙트럼은 분간하기 쉬워집니다. 이렇게 빛이 진동수에 따라 빛깔별로 정렬된 형태로 분리되는 것을 분산이라고 부릅니다.

네이버 백과 사전에 좋은 정의도 나와 있길래... 올립니다
① 제1차 무지개(primary rainbow):대일점(對日點)을 중심으로 반지름 약 42°의 광륜(光輪)으로서, 바깥쪽에 파장이 긴 적색, 안쪽에 파장이 짧은 청색이 나타난다.

② 제2차 무지개(secondary rainbow):흔히 쌍무지개라 하는 것으로, 빗방울 안에서 빛이 두 번 굴절 ·반사되어 만들어지며, 흔하지는 않지만 종종 볼 수 있다. 제2차 무지개는 제1차 무지개와는 달리 반지름이 약 51°로서 색의 배열순서가 반대로 나타난다.

                         __유명한과학교실