SCIENCE 3D | 프리즘 분산 (빛의 분산)

무슨 일이 일어났나

햇빛 같은 흰빛은 한 가지 빛이 아니라 여러 색의 빛이 섞여 있는 빛입니다.

유리 속에서 빛은 느려지는데, 색(파장)마다 느려지는 정도가 달라 꺾이는 각도도 달라집니다.

크라운 유리의 굴절률은 빨강(656.3 nm)에서 1.515, 파랑(486.1 nm)에서 1.524 로, 파장이 짧을수록 큽니다.

그래서 꼭지각 60° 프리즘에서 빨강은 38.5°, 보라는 39.9° 꺾여 색이 부채처럼 펼쳐지는데, 이렇게 색이 갈라지는 것을 빛의 분산이라고 합니다.

꼭지각을 키우면 두 색이 꺾이는 차이도 커져서, 벽에 비친 색 띠가 더 넓어집니다.

창가에 둔 유리 장식이나 물컵 모서리에 햇빛이 들면, 벽이나 바닥에 작은 무지개 띠가 생깁니다.
폰 카메라로 밤의 밝은 가로등을 찍으면 가장자리에 보라 · 빨강 테두리가 보일 때가 있는데, 렌즈 유리도 색마다 꺾는 정도가 조금씩 달라서입니다.
과학실에서 손전등 빛을 프리즘에 비추면 빨강은 덜, 보라는 더 꺾여 흰 종이 위에 색 띠가 펼쳐집니다.

프리즘이 흰빛에 색을 칠해서 무지개를 만든다.
흰빛은 처음부터 꺾이는 정도가 다른 여러 색 빛이 섞인 것이고, 프리즘은 그것을 갈라 놓을 뿐입니다. 뉴턴이 1672 년 논문에서 내놓은 생각입니다. 출처
빨강이 가장 센 빛이라 가장 많이 꺾인다.
어떤 물질이든 파장이 길수록 굴절률이 작아져 덜 꺾입니다. 파장이 긴 빨강이 가장 덜, 파장이 짧은 보라가 가장 많이 꺾입니다. 출처

아이작 뉴턴은 1672 년 논문을 내기 적어도 7 년 전부터 빛을 연구했고, NASA 는 그가 1665 년 프리즘으로 빛이 꺾이는 것을 보였다고 소개합니다. 뉴턴은 그 논문에서 흰빛을 «꺾이는 정도가 다른 빛들이 섞인 것» 으로 설명했습니다.

뉴턴이 프리즘으로 빛이 꺾임을 보인 실험 해: 1665 출처
뉴턴의 빛과 색 이론 논문이 나온 해 (Philosophical Transactions 6 권): 1672 출처
파장마다 늦춰지는 정도가 달라 꺾이는 각도가 다르다: different wavelengths bend at different angles 출처
크라운 유리 굴절률 — 빨강 (656.3 nm): 1.515 출처
크라운 유리 굴절률 — 파랑 (486.1 nm): 1.524 출처
파장이 길수록 굴절률(꺾이는 정도)이 작다: longer wavelength → smaller index 출처
뉴턴: 흰빛 = 꺾이는 정도가 다른 빛들이 섞인 것: heterogeneous mixture 출처