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Color

Discusses what creates individual colors and what makes objects appear to be a certain color.

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무지개와 색

이 무지개는 들판에서 볼 수 있는 꽃의 분홍 및 노란색, 잎과 풀의 초록색을 포함하고 있다. 사실 무지개에는 이들 색 이외에도 가시광선의 모든 색이 포함되어 있다.  

파장과 색

가시광선은 인간의 눈에 감지되는 파장의 빛을 가리킨다.  가시광선의 파장은 그 빛이 나타내는 색을 결정한다. 아래 그림과 같이 가장 파장이 긴 가시광선은 붉은 색이고 가장 파장이 짧은 가시광선은 보라색이다. 그 중간에 우리가 보는 모든 색들이 자리잡고 있으며 아래 그림에는 이들 중 7개 주요 색들이 나타나 있다.  

무지개의 대표 색인 빨강(Red), 주황(Orange), 노랑(Yellow), 초록(Green), 파랑(Blue), 남(Indigo), 보라(Violet) 색이 파장 길이 순(긴 것에서 짧은 것의 순서)으로 나타나 있다. 미국에서는 이들 7가지 색의 영어 첫 글자를 따서 “ROY G BIV”라는 줄임말을 만들어 이를 암기하는 데 이용한다.

빛의 색 분리

아래 그림과 같은 프리즘은 가시광선을 여러 색으로 분리하는데 사용된다. 프리즘은 삼각피라미드 모양의 물체로 보통 투명한 유리나 플라스틱으로 제조한다. 프리즘은 빛을 통과시키며 통과되는 빛의 속도를 낮춘다. 빛이 공기 중에서 프리즘의 유리로 들어가면 속도의 변화 때문에 빛의 진행 방향이 굽어진다. 빛의 파장이 달라지면 굽너지는 각도가 달라져 이것이 빛을 여러 색으로 분리시킨다. 다음 사이트에 프리즘의 애니메이션이 나타나 있다.: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Light_dispersion_conceptual_waves.gif

프리즘에 의한 가시광선의 분리

Q:  위에 있는 무지개 사진에서 가장 위의 빨간색에서 가장 아래의 보라색까지 모든 색을 볼 수 있는가?  무엇이 무지개를 만드는가?  

A:  개별 물방을이 프리즘의 역할을 한다. 이 물방울들은 태양광을 그의 파장으로 분리하여 무지개의 색을 생성한다. 

물체의 색

불투명한 물체는 빛을 통과시키지 않고 반사하거나 흡수한다. 아래 그림의 나뭇잎 등 여러 물체는 가시광선의 하나 또는 좁은 범위의 파장만을 반사하고 나머지 파장의 빛은 모두 흡수한다. 이 때 반사되는 파장이 우리가 보는 물체의 색을 결정한다. 예를 들어 아래 그림의 나뭇잎은 녹색을 반사하고 너머지 파장을 모두 흡수하기 때문에 녹색으로 보인다.  

초록색 파장을 반사하고 나머지 파장을 흡수하는 초록색 나뭇잎

유리창과 같이 투명 또는 반투명한 물질은 창을 때리는 빛의 전부 또는 일부를 투과시킨다. 이는 빛이 그물질에 의해 반사되지 않고 통과함을 의미한다. 이 경우 그 물질의 색은 통과된 색으로 보인다. 따라서 통과된 빛의 파장이 그 물체의 색을 결정한다. 아래 사진의 스테인드글라스의 다양한 색은 이 창을 통과한 색들이다.  

통과된 파장의 색을 나타내는 스테인드글라스

물체에 부딪치는 색도 그 물체의 색에 영향을 끼친다. 만일 초록색 잎에 파란색 빛을 쪼이면 그 파란색 빛이 흡수되고 아무런 빛도 반사되지 않는다.  

Q:  만일 어떤 물체가 부딪치는 모든 빛을 흡수하면 무슨 색으로 보이는가? 

A:   모든 빛이 흡수되고 아무런 반사가 일어나지 않으면  그 물체는 검은색으로 보인다. 검은색은 빛이 없는 것이다. 

우리가 보는 색

인간의 눈은 단지 빨간색, 노란색 및 파란색을 변별할 수 있다. 이 3가지 색을 빛의 일차색 ( primary colors) 이라 한다. 모든 다른 색은 이들 일차색을 섞어서 만들 수 있다.  아래 벤다이아그램에서와 같이 빨간색과 초록색 빛이 합쳐지면 노란색 빛이 된다. 빨간색과 파란색 빛이 합쳐지면 자홍색 빛이 되고, 파란색과 초록색 빛이 합쳐지면 청록색 빛이 된다. 이렇게 두 일차색 빛을 섞어 만든 노란색, 자홍색 및 청록색을 빛의 이차색(secndary colors)이라 한다. 아 다이아그램 중앙은 3개의 일차색 모두가 합쳐진 것으로 이는 백색이다. 다음 사이트에서 가시광선의 색과 이들의 혼합색에 대해 더 학습할 수 있다.: http://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/color/color_e.html

빛의 일차색과 이차색

염료

많은 물체는 염료에 의한 색을 가지고 있다. 염료(pigment) 란 어느 물질이 다른 파장의 빛은 모두 흡수하고 특정 파장의 빛을 반사하도록 해주는 물질이다. 가장 흔한 염료는 진한 녹색을 내게하는 클로로필(엽록소)로 이는 식물에서 발견된다. 엽록소는 초록색 이외의 모든 가시광선을 흡수한다. 염료는 공장에서도 많이 생산되며 이들은 페인트, 잉크, 물감 등의 제조에 사용된다. 일차염료라 부르는 이들 3개의 염료를 섞으면 다른 모든 색을 만들 수 있다.  염료의 일차색은 빛의 이차색인 청록색, 자홍색 및 노란색이다.  

Q:  프린터는 모든 색을 인쇄하기 위하여 단지 3개 색의 잉크가 필요하다. 그들은 무슨 색인가?  

A:  프린터에 사용되는 잉크의 3가지 색은 3개의 일차염료의 색이다. 즉, 청록색, 자홍색, 노랑색 잉크만으로 모든 색을  프린트 할 수 있다.  

요약

  • 가시광선의 파장이 그 빛의 색을 결정한다. 빛의 가장 긴 파장은 붉게 보이고 가장 짧은 파장은 보라색으로 보인다. 그 중간의 파장들이 다른 모든 색을 나타낸다. 
  • 프리즘은 빛을 여러 색으로 분리한다. 빛이 프리즘에 들어가면 그 속도가 느려지고 굽어지는데 그 굽어지는 각도가 파장에 따라 다르다. 이에 따라 빛이 파장에 따라 분리되며 이것이 무지개의 색을 만든다. 
  • 한 물체가 반사하거나 통과시키는 빛의 파장이 우리가 눈으로 보는 그 물체의 색이 된다. 
  • 우리의 눈은 단지 빨강, 초록, 파랑 색만을 구별할 수 있으며, 이들 3색을 빛의 일차색이라 한다. 기타의 모든 색의 빛은 이들 일차색을 섞어서 만들 수 있다. 빛의 이차색인 노랑, 청록, 자홍 색은 같은 양의 일차색을 섞어서 만든다.  
  • 염료는 특정 파장의 빛만 반사하고 나머지 빛은 모두 흡수하게 하도록 물들이는 물질이다. 일차 염료의 색은 자홍, 노랑, 청록색으로 이들을 조합하면 나머지 모든 색을 낼 수 있다.  

용어

  • 염료(pigment) : 특정 파장의 빛만 반사하고 나머지 빛은 모두 흡수하도록 물들이는 물질
  • 일차색(primary color) : 빛의 빨강, 초록, 파랑 색으로 이들을 조합하면 모든 나머지 빛의 색을 만들 수 있음.  

연습

다음 사이트에서 색의 혼합을 읽고 색을 섞는 게임을 해보라. 이해를 점검하는 질문에 답하고 정답을 체크하라.  

http://www.physicsclassroom.com/Class/light/u12l2d.cfm

복습

  1. 무엇이 가시광선의 색을 결정하나?
  2. 어떤 색의 빛이 가장 긴파장을 가지나? 어떤 색이 가장 짧은 파장을 가지나? 
  3. 프리즘은 어떻게 가시광선을 여러 색으로 분리하나?
  4. 정상적인  시력을 가진 사람한테는 아래의 사과가 초록색으로 보인다.  왜 그런지 설명하라.
  5. 초록색 사과

     

  6. 인간의 눈은 단지 빛의 3가지 색만을 감지할 수 있다. 이 3가지 색은 무엇인가? 다른 빛의 색은 어떻게 감지하나?  
  7. 염료란 무엇인가? 염료의 일차색을 열거하라. 이들 3개의 일차염료색을 섞으면 무순색이 얻어지나?  

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