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빛과 그림자

  • [life & Tech] 42° 고개를 들면 무지개가 보인다 “우와, 정말 예쁘다~!” 6월 16일 일요일 오후 5시. 7월호 과학동아 마감 작업이 한창인 편집실에 탄성이 울렸다. 비가 오지 않은 화창한 날씨인데 선명한 무지개가 떴기 때문이다. 게다가 세쌍무지개였다. 지금부터 과학동아 편집실에 뜬 무지개의 비밀을 따라가 보자. 일상에서 만날 수 있는 작은 경이 속에는 장관이 숨어있다. 하지만 우리는 어떻게 봐야 할지 몰라 대부분 지나친다. 대표적인 예가 ‘무지개’다. 쉽게 볼 수 있기 때문에 누구나 무지개를 다 안다고 생각한다. 하지만 11세기 이슬람의 과학자이자 수학자로서 ‘광학의 아버지’로 불리는 이븐 알하이삼과 아이작 뉴턴 같은 위대한 과학자들은 천 년에 걸쳐 무지개의 기원을 설명하려고 했다. 무지개의 비밀은 그만큼 매력적이다. 일단 물방울 하나를 보자. 빛줄기가 물방울에 들어가...
  • [과학뉴스] 신비한 빛기둥들이 나타났다?! 지난 1월 6일 새벽 1시 30분 경, 캐나다 온타리오 주 지역에 파스텔 색깔의 아름다운 빛기둥들이 나타났어요. 흔히 오로라로 착각하지만, 빛기둥은 전혀 다른 원리로 생긴답니다. 오로라는 태양에서 방출된 ●플라스마 입자가 지구의 대기와 반응해 빛을 내는 현상이에요. 반면 빛기둥은 빛이 얼음 결정에 의해 반사되거나 굴절되면서 일어나지요. 해나 달을 동그랗게 둘러싸고 있는 햇무리, 달무리와 비슷한 현상이랍니다. 추운 겨울이 되면, 대기나 구름 속에 있던 작은 물방울들이 얼어서 육각형의 납작한 판 모양의 얼음 결정이 만들어져요. 얼음 결정은 지표면 가까이 내려와 거대한 거울처럼 행동하며 빛을 굴절, 반사시키지요. 이때 얼음 결정들이 각자 다른 높이로 대기 중에 떠 있기 때문에 마치 빛기둥처럼 보이는 거랍니다. 빛기둥이 화려한 빛깔을 띠는 이유는 태양이나 달빛...
  • 2전시실Part 3. 빛이 있으라! 결정적 순간 5 시각은 오감 중에서도 가장 중요한 감각이다. 또 시각은 렌즈나 거울, 프리즘 같은 도구를 써서 왜곡시킬수 있고 신기루나 무지개처럼 자연적인 왜곡 현상도 존재한다. 이런 이유 때문에 눈으로 본다는 것이 무엇인가, 빛과 시각은 어떤 관계인가 하는 질문이 고대부터 제기돼 왔다. 1000년 전 이슬람의 과학자 이븐 알 하이삼(Ibn Al Hytham, 965~1040)이 연구했던 문제도 빛과 시각의 관계에 관한 것이었다. 알 하이삼이 연구를 시작할 당시, 눈으로 물체를 볼 때 눈과 물체 사이에서 빛이 어떤 방식으로 작동하는가에 대해서 서로 상반된 두 이론이 경쟁하고 있었다. 그중 방출 이론은 우리가 물체를 볼 때 눈에서부터 광선이 나아가 물체를 감지한다는 이론이었다. 반대로 흡수 이론은 물체에서 나온 물리적인 무언가가 눈에 닿아서 물체를 인지하게 되는 것이라는 이론이었다. 알 하...
  • [과학뉴스] 3차원 홀로그래피 디스플레이 성능 수천 배 높였다 국내 연구진이 빛의 산란을 조절하는 새로운 기술로 3차원 홀로그래피 디스플레이의 성능을 크게 끌어 올렸다. 박용근 KAIST 물리학과 교수팀이 빛의 위상을 조절해 홀로그램 영상을 만드는 공간광변조기의 성능을 보완해 3차원 홀로그램의 크기를 3배 이상, 시청 가능 각도를 10배 이상 확대했다고 학술지 ‘네이처 포토닉스’ 1월 24일자에 발표했다. 공간광변조기는 빛의 간섭패턴을 저장해 이를 재생하기 위해 필요한 기기다. 그런데 픽셀 수의 한계 때문에 기존의 공간광변조기로는 재생화면의 크기가 1cm, 시야각 3° 정도가 최대였다. TV 화면은 구현하기 어려웠다. 연구팀은 공간광변조기에 거울과 광학확산기 두 개로 빛을 넓게 산란시키는 방법을 적용했다. 그 결과 가로와 세로, 높이가 각각 2cm, 그리고 시청 각도가 35°까지 확대된 3차원 홀로그래피 디...
  • [과학뉴스] 세계 두 번째 빛 공해 지역이 우리나라? 우리 생활에 전기불이 없다면 밤에는 온 세상이 컴컴해져 많이 불편했을 거예요. 그런데 전기불이 오히려 생물들에게 피해를 입히기도 해요. 과학자들은 이를 가리켜 ‘빛 공해’라고 부르지요. 빛 공해는 인간이 만든 빛에 의해 발생하는 공해를 뜻해요. 낮에만 우는 매미가 가로등에 매달려 밤에도 울고, 새들이 도시의 불빛과 별빛을 헷갈려 길을 잃는 등 생태계가 혼란을 겪는 것이 대표적인 빛 공해 사례예요. 이뿐만 아니라 밤하늘이 밝아지면 사람들이 주변의 빛 때문에 쉽게 잠을 이루지 못하기도 한답니다. 최근 이탈리아, 독일, 미국, 이스라엘의 빛 공해 연구자들이 전세계의 빛 공해 정도를 분석해 발표했어요. 연구팀은 ‘수오미(Suomi) NPP’ 위성이 측정한 지구의 지역별 밤하늘 밝기를 조사했답니다. 연구 결과, 밤하늘에서 은하수가 보이지 않는...