우리는 흔히 “빛은 진공에서 항상 일정한 속도로 움직인다”고 배웁니다.
맞는 말이죠. 진공에서의 빛의 속도는 약 299,792,458 m/s(약 30,000km/s), 즉 빛의 속도는 일정합니다.
하지만!
빛이 어떤 매질(유리, 물, 공기 등)을 통과할 때,
파장에 따라 속도가 달라진다는 사실, 알고 계셨나요?
오늘은 바로 그 이야기를 해보겠습니다.
🌈 빛은 색마다 ‘파장’이 다르다
흔히 말하는 **‘빛의 색’**은 곧 파장의 차이를 의미합니다.
| 색깔 | 파장 범위 (nm) |
|---|---|
| 보라색 | 380 ~ 450 |
| 파란색 | 450 ~ 495 |
| 초록색 | 495 ~ 570 |
| 노란색 | 570 ~ 590 |
| 주황색 | 590 ~ 620 |
| 빨간색 | 620 ~ 750 |
👉 빨간색일수록 파장이 길고, 보라색일수록 짧습니다.
💡 매질 속에서는 파장에 따라 속도가 다르다!
빛이 공기 → 유리처럼 밀도가 다른 매질을 지나갈 때,
파장이 다른 색은 속도가 다르게 느려집니다.
- 파장이 짧은 색(보라/파랑): 더 많이 굴절됨 → 속도 더 느려짐
- 파장이 긴 색(빨강): 덜 굴절됨 → 속도 덜 느려짐
이 현상을 **분산(Dispersion)**이라고 합니다.
🔍 대표적인 예 – 프리즘과 무지개
우리가 잘 아는 프리즘 실험!
하얀 빛을 삼각형 유리 프리즘에 통과시키면
무지개처럼 색이 분리됩니다. 그 이유는?
✔ 각 색이 굴절되는 각도가 다르기 때문입니다.
✔ 이는 곧 파장마다 속도가 다르기 때문입니다.
🌦 자연 속 무지개도 같은 원리!
비 오는 날 햇빛이 공기 중의 물방울을 통과하면서
빛이 파장별로 다르게 굴절 → 무지개가 나타납니다.
🧪 왜 굴절률이 다를까?
**굴절률(n)**이란 매질 속에서 빛의 속도가 얼마나 느려지는지를 나타내는 수치입니다. n=cvn = \frac{c}{v}n=vc
- ccc: 진공에서의 빛 속도
- vvv: 매질 내에서의 빛 속도
✔ 파장이 짧은 빛 → 더 큰 굴절률
✔ 파장이 긴 빛 → 더 작은 굴절률
결과적으로 보라색이 빨간색보다 더 느리게 이동하는 것이죠.
📌 요약 정리
|
항목 |
설명 |
|---|---|
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빛의 파장 |
색마다 다름 (보라 < 파랑 < 빨강) |
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속도 차이 |
매질을 통과할 때 파장 짧을수록 느림 |
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결과 현상 |
프리즘 분산, 무지개, 색 수차 등 |
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핵심 원리 |
파장에 따라 굴절률이 다름 |
🧠 마무리하며
진공에서는 모든 빛이 똑같은 속도로 이동하지만,
공기, 물, 유리 같은 매질에서는 파장에 따라 속도가 달라집니다.
이 속도 차이가 바로 우리가 색을 구분할 수 있는 이유이고,
프리즘 실험, 무지개, 카메라 렌즈 기술 등 수많은 광학 기술의 기반이 됩니다.
자연의 아름다움은 언제나 물리학 속에 있죠 😊