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Sources of Visible Light

Explores where light comes from in our surroundings and the different ways matter can emit light.

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가시광원

해파리와 가시광원

스쿠버다이빙을 는 중에 해파리를 맞났다고 상상해보자. 만일 해파리가 갑자기 이 사진에서와 같이 노란색 불빛을 낸다면 놀라 겠는가? 만약 그렇다면 해파리는 자신의 일을 성공적으로 한 것이다. 왜냐하면 해파리는 포식자를 놀래키려고 빛을 내기 때문이다. 이 때 방출되는 빛은 가시광선이다.  

우리가 보는 빛

가시광선(Visible light)은 사람의 눈으로 감지할 수 있는 파장의 빛이다. 이는 우리가 주위의 모든 사물을 볼 수 있도록 해준다. 가시광선이 없다면 우리는 주변의 사물을 오직 만지거나 냄새를 맡아 알아볼 수 있을 것이다. 인간과 마찬가지로 다른 생명체들도 직접 또는 간접적으로 가시광선에 의존한다. 해파리의 포식자를 포함한 많은 동물들은 사물을 보는데 가시광선을 사용한다. 식물과 일부 유기체는 광합성을 통하여 그들의 식량을 만드는데 가시광선을 사용한다. 이 식량이 없이는 다른 유기체들의 생존도 불가능할 것이다.  

Q: 일부 동물은 사람이 볼 수 없는 빛으로 볼수 있다고 생각하는가? 

A: 일부 동물은 적외선이나 자외선 영역의 파장을 가진 빛을 볼수 있다. 예를 들어 모기는 따뜻한 물체에서 나오는 적외선을 감지할 수 있다. 이 적외선으로 모기는 신체의 어느 부분에 따뜻한 피가 가장 많은지를 찾아낸다. 

백열광

지구상의 대부분의 가시광선은 태양으로 부터 온다. 태양과 다른 별들은 그들이 너무 뜨겁기 때문에 가시광선을 생성한다. 그들은 엄청 뜨거워 빛을 내며 타는데 이렇게 생성된 빛을 백열광(incandescence)이라 한다. 백열전구도 이와 같은 방식으로 빛을 생성한다. 전류가 백열전구의 필라멘트선을 통과할 때에 이 선이 뜨거워져 빛이 발생된다. 아래 그림의 백열전구 안의 필라멘트선이 달아오르는 것이 보이는가?  

백열전구

Q: 다른 백열광원에는 어떤 것이 있나?

A: 불꽃도 백열광을 생성한다. 예를 들어 양초, 석유등, 모닥불도 이런 식으로 빛을 생성한다.  

발광

어떤 물체는 아주 뜨거워지지 않아도 빛을 내는데. 이들은 화학반응 등에 의해 빛을 생성한다. 가열하지 않고 빛을 내는 것을 발광(luminescence)이라 부른다. 발광에는 다음의 3가지 유형이 있다.

  • 발광의 한 유형은 형광이다  이 과정에서는 발광 물체가 단파장의 자외선을 흡수하고 이를 가시광선으로 방출한다. 자수정, 다이아몬드, 에머랄드와 같은 보석을 포함한 일부 광물이 이런 방식으로 빛을 생성한다. 다음 사이트의  광물 그림 위로 마우스를 가져가 이들이 내는 형광을 보라.http://www.fluomin.org/uk/
  • 다른 형태의 발광으로 전자발광(electroluminescence)이 있다. 이 과정에서는 어느 물체에 전류가 흐를 때 빛을 내게 된다. 네온, 아르곤, 크립톤과 같은 기체들이 이런 방식의 발광을 한다. 아래 그림의 자동차 계기판에서도 이와 같은 전자발광을 사용한다.  

전자발광을 사용하는 자동차 계기판

  • 세번째 유형의 발광으로 생물 발광(bioluminescence)이 있다. 이는 생물이 화학반응을 통하여 빛을 생성하는 과정이다. 앞 그림의 해파리가 바로 생물 발광에 의해 노란색 빛을 생성한 예이다. 아래 그림의 반딧불이도 생물 발광을 하는데 이들은 짝을 구하는데 이 불빛을 사용한다. 다음 사이트의 비디오에서 생물 발광에 대해 더 학습할 수 있다.   http://www.ted.com/talks/edith_widder_glowing_life_in_an_underwater_world.html

반딧불이의 생물 발광

조명

많은 물체들이 자신이 빛을 내는 것처럼 보이나 그들은 다른 광원의 빛을 받아 이를 반사한다. 다른 광원의 빛으로 빛을 내는 것을 조명(illumination)이라 한다. 아래 그림의 달은 너무 밝은 빛을 내어 나무의 그림자를 볼 수 있을 정도이가.  이는 스스로 빛을 내는 것처럼 보이나 사실은 태양의 빛으로 조명을 해주는 것이다. 자신이 스스로 발광을 하지 않는 모든 물체는 다른 광원의 빛으로 조명을 해주는 것이다.  

태양의 광원을 이용한 달의 조명

요약

  • 가시광선은 인간의 눈이 지각할 수 있는 범위의 파장을 가진 전자기파이다. 사람뿐 아니라 거의 모든 유기체가 가시광선에 생존을 의존하고 있다. 사람과 동물들은 가시광선을 이용하여 사물을 보고, 식물은 자신과 다른 거의 모든 생명체를 위해 식량을 만드는데 가시광선을 사용한다.   .
  • 지구상의 거의 모든 가시광선은 태양으로부터 온다. 태양은 너무 뜨거워 빛을 내는데 이처럼 고온으로 인해   방출된가시광선을 백열광이라 한다.  
  • 고온이 아니라도 빛을 생성하는 것을 발광이라 한다. 발광에는 형광, 전자발광, 생물 발광이 있다.  
  • 우리가 볼 수 있는 스스로 빛을 생성하지 않는 물체는 다른 광원의 빛을 이용한다. 이를 조명이라 한다.  

용어

  • 조명(illumination): 다른 광원의 빛을 반사해 빛을 내는 것
  • 백열(incandescence): 너무 뜨겁게 달아올라 가시광선을 발산하는 것
  • 발광(luminescence): 고온에 무관하게 화학반응 등에 의해 스스로 빛을 내는 것  
  • 가시광선(visible light): 인간의 눈이 지각 가능한 파장의 전자기파  

연습

다음 사이트에서 놀라운 동물 비디오를 보고 이들이 가시광선을 활용하는 방법들을 간단하게 설명하라.  http://www.ted.com/talks/david_gallo_shows_underwater_astonishments.html

복습

  1. 가시광선이란 무엇인가?
  2. 백열을 정의하고 백열광원의 예를 들어라.
  3. 발광이란 무엇인가?
  4. 3가지 유형의 발광을 비교 및 대조하는 표를 만들어라.  
  5. 맑은 날 해변의 모래가 빈짝이며 빛을 내는 듯하다. 이 모래가 이렇게 밝게 보이는 이유를 설명하라.  

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