CD 표면의 무지개 색






빛의 파장을 조절하여 원하는 빛의 색깔을 고릅니다.
반사 각도를 조절하여 보면 빛의 파동이 결맞는 경우가 생깁니다.
파동의 결맞음이 일어나는 각도가 바로 간섭에 의한 빛의 반사가 일어나는 각도입니다.

아주 작은 거울

만약 아주 작은 거울이 있다면, 이 거울은 거울으로서의 역할을 할까요?

만약 거울의 크기가 빛의 파장 이하로 작다면, 그것은 더이상 거울로서의 역할을 할 수 없게 됩니다.
빛의 파장 크기 이하의 작은 거울은 사방팔방으로 빛을 산란시켜 버립니다.
거울의 표면이 편평하다는 것은 거울을 이루는 물질들이 고르게 퍼져 있어야 함을 뜻합니다.
하지만, 아주 작은 물질은 점으로 취급되고, 입사각과 반사각의 의미가 없어집니다.

CD는 아주 작은 거울이 나란히 배열된 것!

CD 표면에는 아주 가느다란 거울이 일정 간격으로 새겨져 있습니다.
그냥 눈으로 보아서는 줄을 볼 수 없습니다.

각각의 거울에 반사된 빛은 산란되면서 특이한 현상을 만들어 냅니다. 산란된 각각의 빛은 옆 거울을 통과한 빛과 서로 간섭을 일으켜서 특정한 각도로만 반사됩니다.

가시광선과 같은 파장의 빛이 회절현상을 일으키기 위해서는 CD 표면과 같이 간격이 매우 짧아야 합니다.
일반적으로 가시광선의 파장은 400nm ~ 700nm이고, CD의 트랙 간격은 그것보다 조금 큰 1600nm(=1.6㎛) 입니다.

간섭의 원리

빛(광자)들은 같은 위상으로 진행하기를 좋아합니다. 같은 위상인 경우 파동의 보강 간섭이 일어나지만, 위상이 서로 다른 경우 상쇄되기 때문입니다.

CD와 같이 일정한 간격으로 나열된 좁은 거울에서 반사된 빛들은 여러 방향으로 산란될 기회를 갖습니다. 하지만 빛들이 모두 같은 위상으로만 진행하려 하기 때문에 특정한 각도로만 반사됩니다.
빛은 파장에 따라 다양한 무지개 색으로 보이며, 따라서 특정한 각도에서만 특정한 무지개색을 관찰할 수 있습니다.

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