큰 알갱이의 산란 (미 산란)
Mie scattering
같은 햇빛을 받는데 왜 하늘은 파랗고 구름은 하얄까요?
무슨 일이 일어났나
빛이 공기 속 알갱이에 부딪혀 사방으로 흩어지는 것을 산란이라 하는데, 알갱이 크기가 빛 파장과 비슷할 만큼 크면 미 산란이 일어납니다.
NOAA 기상청은 물방울과 빛의 파장이 비슷한 크기일 때 다른 종류의 산란이 일어나며, 이 미 산란은 색(파장)을 가리지 않는다고 설명합니다.
공기 분자처럼 아주 작은 알갱이의 레일리 산란은 세기가 1/λ⁴ 에 비례해(NASA) 파장이 짧은 파랑 쪽이 훨씬 세게 흩어지는 것과 다릅니다.
시뮬레이터는 빗방울처럼 큰 물방울을 지나는 광선의 꺾임 · 반사만 그리는 단순 모형으로, 미 산란 계산을 그대로 하지는 않지만 물이 색마다 빛을 꺾는 차이가 작다는 점(노랑 42.0° · 보라 40.6°)을 보여 줍니다.
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진대서양에서 밀려온 짙은 안개가 케네디 우주 센터 39 발사 단지를 덮어, 높은 로켓 조립 건물이 뿌옇게 가려졌습니다.
출처: NASA/Jack Pfaller · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 맑은 날 뭉게구름은 해를 받아 눈부시게 하얗게 보입니다.
- 안개 낀 아침 자동차 전조등 불빛이 하얗게 번져 보이는 것도 작은 물방울이 여러 색을 고르게 흩기 때문입니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
구름이 하얀 것은 물방울 자체가 흰색이기 때문이다.
NOAA 기상청은 구름 물방울이 햇빛 파장과 비슷한 크기라 모든 색을 고르게 흩고, 우리가 그렇게 고르게 흩어진 빛을 흰색으로 본다고 설명합니다. 출처
누가 왜 찾았나
1908 년 구스타프 미는 공 모양 알갱이가 빛을 어떻게 흩는지에 대한 완전한 풀이를 Annalen der Physik 25 권(377–445 쪽)에 실었습니다(NIST). 크기가 빛 파장과 비슷한 알갱이가 빛을 흩는 일을 셈할 길이 열렸고, 오늘날 NOAA 같은 기관도 이런 산란을 «미 산란» 이라 부릅니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 일본 · 高等学校 物理 (2) 波
출처
이어서 보기
같은 단원 · 빛의 파동성
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