Transcript 빛의 산란

인천대학교 지구과학
빛의 산란
산란 (scattering)
 = 반사(reflection) + 굴절(refraction)
 종류
- 레일라이(Rayleigh) 산란:
공기 입자(<가시광선 파장)에 의한 산란
- 미(Mie) 산란:
구름 물방울(운립≒가시광선 파장)에 의한 산란
- 기하광학적 산란:
빗방울(우립> 가시광선 파장)에 의한 산란
색의 인식
물체의 색
 우리 눈에 보이는
물체의 색은
그 물체가
반사(산란)한 빛의 색
푸른 하늘
 맑은 날 하늘이 푸르게 보이는 이유?
청색광이 적색광에 비해 약 (
)배 더 강하게 산란되기 때문
 그렇다면 왜 하늘이 파장이 더 짧은 보라색으로 보이지 않는가?
보라색광에 대해서는 우리의 지구의 대기가 너무 두꺼워, 햇빛
이 지구 대기에 들어오면서, 대기의 상층에서 대부분 산란되기
때문임 (그래서 비행기를 탔을 때 보이는 하늘의 색은 보라빛을
띠며, 우주선이 대기 상층으로 올라갈 때 그 보라색 빛 하늘이 점
차 검보라로 바뀌어 가는 것을 볼 수 있음)
 달에는 공기가 없기 때문에, 빛의 산란이 일어나지 않으므로, 진
공에 가까운 우주와 같이, 낮에도 하늘은 (검/희)게 보임
(그러나, 낮에도 별이 초롱 초롱 잘 떠 있음)
붉은 노을
 저녁 하늘은 왜 주황색으로 또는 붉게 보이는가?
일몰시 태양빛이 투과하는 대기의 두께는, 청색광에 대해 너무 두꺼워,
우리의 눈에 도달하기 이전에 다 산란되어 버림 (즉, 이제 파랑색이 한
낮의 보라색의 입장이 됨)
 첨탑 위의 등, 교통 신호 등의 위험 신호가 빨간색인 이유는?
다른 색에 비해 산란이 잘 안 되고, 멀리까지 공기층을 통과하기 때문
흰 구름,
푸른 바다
 구름, 안개, 파도의 물보라 등은 왜 흰색으로 보이나?
구름이나 안개를 구성하는 입자(=운립)의 크기가,
입사하는 태양빛의 파장보다 훨씬 커서,
가시광선의 모든 파장의 빛을 거의 똑같이 산란시키기 때문
 때로는 짙은 회색 또는 먹구름으로 보이는 이유는?
구름이 아주 두꺼워서 상부 구름의 그림자가 드리워지거나,
주변 구름이 드리운 그림자 효과 때문
cf. 바다는 왜 파란가? 대야물은 왜 파랗지 않은가?
적색광과 적외선이 바다 속으로 들어가면서 ( )되고*,
물 속 입자에 의해 청색광이 (
)되기 때문
* 물 분자가 적외선의 진동수에 공명하기 하기 때문에, 적외선 에너지가
물 분자의 내부에너지로 변환되어, 바닷물이 데워지게 되는 것
정리
- 레일라이(Rayleigh) 산란:
공기 입자(<가시광선 파장)에 의한 산란
ex) 푸른 하늘, 붉은 노을, 푸른 바다(부분적 설명)
- 미(Mie) 산란:
구름 물방울(운립≒가시광선 파장)에 의한 산란
ex) 흰 구름, 흰 물보라
- 기하광학적 산란:
빗방울(우립> 가시광선 파장)에 의한 산란
ex) 무지개 (우립에서 2회의 굴절과, 1회의 반사)