얇은 막의 무지갯빛 (박막 간섭)

Thin-film interference

색을 칠하지 않은 기름 막과 비누 막에 왜 무지갯빛 무늬가 생길까요?

무슨 일이 일어났나

물 위 기름 막이나 비누 막에 빛이 비치면, 막의 바깥 면과 안쪽 면에서 반사된 빛 두 줄기가 겹쳐 간섭합니다.

안쪽 면에서 반사된 빛은 바깥 면 빛보다 더 먼 길을 오는데, 비누 막의 두 면 사이는 몇 μm(백만분의 몇 m)밖에 되지 않습니다(FSU 자기장 연구소).

두 빛이 엇박자인 곳에서는 상쇄 간섭으로 그 색의 반사가 지워지고(FSU), 지워지지 않은 색들이 섞여 보여 무지갯빛 무늬가 됩니다.

시뮬레이터의 두 파원은 두 면에서 온 두 줄기 빛과 같은 구실을 하며, 파장(색)만 바꿔도 지워지는 자리가 11.5° 에서 8.6° 로 바뀝니다.

📸 진짜 모습

NASA 우주 망원경 SPHEREx 에 들어갈 과자만 한 필터들로, 맨눈으로 보면 무지갯빛으로 어른거립니다.불러오는 중…📸 사진

NASA 우주 망원경 SPHEREx 에 들어갈 과자만 한 필터들로, 맨눈으로 보면 무지갯빛으로 어른거립니다.

출처: NASA/JPL-Caltech · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 비 온 뒤 주차장 웅덩이 위에 기름이 얇게 퍼지면 무지갯빛 소용돌이 무늬가 생깁니다.
  • 설거지할 때 세제 거품을 불빛에 비추면 거품 막마다 색이 다르고, 막이 얇아지며 색이 계속 바뀝니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

  • 기름 막의 무지갯빛은 기름 자체에 든 색이다.

    물 위에 뜬 기름 막의 색 무늬는 막이 빛을 반사할 때 생기는 간섭 무늬입니다. 출처

  • 비눗방울은 비누에 섞인 물감 색을 띤 것이다.

    비눗방울에서는 안쪽 면에서 반사된 빛이 바깥 면 빛보다 더 먼 길을 와서 겹치며 색이 생깁니다. 출처

누가 왜 찾았나

아이작 뉴턴은 볼록 렌즈를 평평한 유리판 위에 올려놓고 빛을 비추어, 둘이 닿은 점 둘레에 밝고 어두운 동심원 고리가 생기는 것을 보았습니다. 이 «뉴턴 고리» 는 렌즈와 유리판 사이의 아주 얇은 공기층 때문에 생기는 것으로, 얇은 막 간섭의 이름난 보기입니다(FSU 자기장 연구소).

확인된 값

물 위에 뜬 기름 막이 빛을 반사하면 소용돌이 같은 색 무늬가 나타난다
oil film colors 출처
비눗방울도 간섭의 흔한 보기
soap bubble 출처
비누 막의 두 면 사이는 몇 μm 밖에 되지 않는다
a few micrometers 출처
안쪽 면에서 반사된 빛이 바깥 면에서 반사된 빛보다 더 먼 길을 간다
inner path longer 출처
뉴턴 고리: 볼록 렌즈와 유리판 사이의 얇은 공기층 때문에 생긴다
thin layer of air 출처
엇박자인 곳에서는 반사된 빛과 그 색이 지워진다
destructive → color removed 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-01]
  • 일본 · 高等学校 物理 (2) 波

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛의 파동성

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