개념 한 쪽
빛이 매질을 통과할 때 굴절률이 파장에 따라 달라지며, 이로 인해 프리즘 등에서 색이 분리되는 분산 현상이 발생한다고 이해하면 된다.
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출제기준 단원 「투과 및 굴절」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 가시광선 범위 판정 | 1 | 인간이 볼 수 있는 빛의 파장 범위를 고르기 |
| 색상과 파장 대응 | 1 | 색상별로 파장 길이의 대소를 맞추기 |
| 분산과 굴절 관계 | 1 | 파장에 따른 굴절률 차이로 색이 분산되는 원리 파악 |
가시광선은 인간 눈이 감지하는 전자기파로서 대략 380nm에서 780nm 범위에 속한다고 한다. 이 범위를 벗어난 자외선과 적외선은 육안으로 보이지 않는다고 한다.
빛의 색은 파장에 따라 결정되며, 무지개 순서로 보라·파랑·초록·노랑·주황·빨강으로 배열되고, 이 가운데 빨간색이 가장 긴 파장을 가지며 보라색이 가장 짧은 파장을 가진다고 한다.
굽힘 현상인 굴절은 매질 경계면에서 빛의 진행 방향이 바뀌는 현상이며, 굴절률은 매질 내에서의 빛의 속도와 관련된다. 매질의 분산 특성으로 인해 굴절률은 파장에 따라 달라지며, 일반적으로 파장이 짧을수록 굴절률이 커진다고 한다.
프리즘을 통과할 때 각 파장 대역별로 굴절률 차이로 인해 빛이 색깔별로 다르게 휘어지는 현상을 분산이라고 한다. 분산의 결과로 파장이 짧은 보라색 계열이 가장 크게 굴절되고, 파장이 긴 빨간색 계열은 가장 적게 굴절된다고 한다.
사람 눈의 시감도는 파장에 따라 다르며 대략 555nm 부근의 황록색 대역에서 민감도가 최대가 된다고 한다. 이 점은 노출이나 색감 평가에서 고려해야 할 광학적 특성이다.
프리즘을 통한 빛의 분산 문제에서는 '파장이 짧을수록 굴절률이 크다'는 원리를 적용한다는 점이 핵심이다. 예를 들어 보라색 계열은 빨간색 계열보다 더 많이 휘어진다고 판단하면 정답이 된다. 가시광선의 범위나 특정 색의 파장 위치를 묻는 문항에서는 380nm~780nm와 무지개 순서(V→R)를 기준으로 답을 고르면 된다.
색지각(色知覺, color perception)에 있어서 빛은 필수 조건이다. 빛에 대한 설명 중 올바른 것은?
정답 ② · 보통 사람의 눈으로 볼 수 있는 빛인 가시광선의 파장 범위는 약 380nm(나노미터)에서 780nm 사이입니다. 이 범위를 벗어나는 자외선이나 적외선은 육안으로 볼 수 없습니다.
가시광선의 파장 범위는 약 380nm에서 780nm 사이이며, 이 범위를 벗어나는 빛은 육안으로 볼 수 없습니다.
파장이 가장 긴 파장대의 색상은?
정답 ④ · 빛의 스펙트럼에서 파장이 길수록 굴절률은 작아지며 색상은 붉은색에 가까워집니다. 가시광선 중에서 빨간색은 파장이 가장 길고 주파수가 가장 낮습니다.
가시광선 스펙트럼에서 파장은 보라색이 가장 짧고 빨간색이 가장 길며, 주파수와 반비례 관계에 있다.
가시광선이 프리즘을 통과할 때, 빛의 굴절에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 프리즘과 같은 분광 기구를 통해 빛이 통과할 때, 굴절률은 빛의 파장에 따라 다릅니다. 일반적으로 파장이 짧을수록 굴절률이 큽니다.
굴절률은 파장에 반비례하므로 단파장일수록 굴절률이 커져 프리즘 통과 시 가장 많이 휘어진다.
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