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광학 현상

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목차

1. 개요

광학 현상은 빛의 성질과 상호작용에 의해 나타나는 다양한 현상을 총칭한다. 대기 중의 빛의 산란, 굴절, 간섭 등으로 인해 발생하는 노을, 무지개, 신기루, 녹색 광선, 비너스의 띠, 천정호, 채운, 지진광, 무리, 틴들 효과 등이 있으며, 그 외에도 황도광, 이색성, 게겐샤인, 그림자, 광학 효과, 착시, 미스터리 현상 등 다양한 종류가 존재한다. 이러한 현상들은 자연 현상, 실험, 일상생활 등 다양한 분야에서 관찰되며, 과학적 연구와 예술적 영감의 원천이 된다.

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광학 현상

2. 대기 광학 현상

대기 광학 현상은 대기 중에서 빛의 굴절, 반사, 산란 등으로 인해 발생하는 현상들을 말한다. 여기에는 광자의 입자 또는 빛의 전자기파 특성으로 인해 발생하는 현상이 많이 있다. 일부는 매우 미묘하며 과학 기기를 사용하여 정밀한 측정을 통해서만 관찰할 수 있다.[8]

일본의 기상청에서는 일반 시민을 위한 기상 정보에 다음 15종류를 사용하고 있다. 또한, 일본식 날씨 기호는 기상청이 관측하는 날씨와는 별개로 존재하며, 이쪽은 21종류이다. 포함되는 날씨의 종류에 대해서도 차이가 있다.[9]

날씨 이름기호정의그림
맑음--하늘 전체에 대해, 구름이 차지하는 면적이 2할 미만의 상태.
갬--하늘 전체에 대해, 구름이 차지하는 면적이 2할 이상 9할 미만의 상태.
엷은 구름구름이 차지하는 면적이 9할 이상으로, 권운, 권적운 또는 권층운이 많은 상태.
흐림--구름이 차지하는 면적이 9할 이상인, 위의 상태 이외의 상태.
연무--황사・연기 또는 강회가 있어서, 시정이 1km 미만이 되어 있거나, 하늘 전체가 덮여 있는 상태.
모래 먼지--모래 먼지로 인해 시정이 1km 미만이 되어 있는 상태.
지후부키--지후부키로 인해, 시정이 1km 미만이 되어 있는 상태.
안개--안개 또는 빙무로 인해 시정이 1km 미만이 되어 있는 상태.
이슬비--직경 0.5mm 미만의 작은 물방울만 내리고 있는 상태.
비--직경 0.5mm 이상의 물방울이 내리고 있는 상태.
진눈깨비-비와 눈이 섞인 강수 상태.
눈--결정 상태의 얼음 방울이 내리고 있는 상태.
싸락눈-직경 5mm 미만의 얼음 방울이 내리고 있는 상태.
우박-직경 5mm 이상의 얼음 방울이 내리고 있는 상태.
뇌우--과거 10분 이내에, 뇌전 또는 천둥 소리가 있었던 상태.



무지개, 노을, 신기루, 녹색 광선 등이 일반적인 대기 현상에 속한다.

2. 1. 일반적인 대기 현상

무지개는 태양 빛이 대기 중의 물방울에 의해 굴절, 반사되어 나타나는 현상이다. 한국에서는 예로부터 희망과 행운의 상징으로 여겨져 왔다. 노을은 해 질 녘 태양 빛이 대기 중의 입자들에 의해 산란되어 붉게 보이는 현상이다. 신기루는 빛이 밀도가 다른 대기층을 통과하면서 굴절되어 물체가 실제 위치와 다르게 보이는 현상이다. 녹색 광선은 해가 지거나 뜰 때 태양의 윗부분이 녹색으로 보이는 매우 드문 현상이다. 한국에서는 관측 기록이 드물지만, 독도 등 일부 지역에서 관측될 가능성이 있다.

2. 2. 기타 대기 현상

3. 기타 광학 현상

광자의 입자 또는 빛의 전자기파 특성으로 인해 발생하는 현상이 많이 있다. 일부는 매우 미묘하며 과학 기기를 사용하여 정밀한 측정을 통해서만 관찰할 수 있다. ''유명한 예는 일식 동안 태양에 의한 별빛의 굴절인데, 이는 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 예측된 공간의 곡률에 대한 증거로 작용하는 현상이다''.

녹색 섬광이 태양 원반 위로 1초 정도 나타난다.

  • 이색성
  • 게겐샤인
  • 채색 현상
  • 반대 효과
  • 그림자
  • * 그늘
  • * 실루엣
  • 실반샤인
  • 황도광
  • 별 모양 효과(별자리), 별 모양 보석 (예: 별 사파이어 또는 별 루비)
  • 오라, 물체를 둘러싼 가스나 먼지가 물체에서 나오는 빛을 발하거나 반사하는 현상
  • 어벤추린 효과, 쉴러 효과라고도 하며, 어벤추린 석영 및 선스톤과 같은 반짝이는 보석
  • 음극선 발광
  • 코스티카
  • 캣츠아이 효과, 크리소베릴 캣츠아이 또는 아쿠아마린 캣츠아이와 같은 고양이 눈 보석
  • 색상 편광
  • 전계 발광
  • 소멸파
  • 미 산란 (구름이 흰 이유)
  • 메타메리즘 (예: 알렉산드라이트)
  • 무아레 패턴
  • 뉴턴의 고리
  • 다색성 보석 또는 "여러 가지 색"으로 보이는 결정
  • 레일리 산란 (하늘이 파랗고, 일몰이 붉은 이유 및 관련 현상)
  • 소노루미네선스
  • * 새우 발광
  • 싱크로트론 방사
  • 프리즘에 의한 빛의 색상 분리
  • 트라이보루미네선스
  • 톰슨 산란
  • 뒤틀린 빛
  • 우모프 효과
  • 제만 효과
  • 빛이 우주 또는 진공을 통과하는 능력

3. 1. 광학 효과


  • 베일리의 구슬: 개기일식 때 달의 가장자리를 통해 햇빛이 새어 나와 보이는 현상이다.
  • 카메라 옵스쿠라: 어두운 상자에 작은 구멍을 뚫어 외부의 이미지를 상자 안에 투영하는 장치이다.[1]
  • 회절: 빛이 장애물을 만났을 때 굽어지는 현상이다.[3]
  • 분산: 빛이 프리즘 등을 통과할 때 파장에 따라 굴절률이 달라져 여러 색으로 분리되는 현상이다.[4]
  • 복굴절: 빛이 방해석 등의 특정 결정체를 통과할 때 두 개의 광선으로 분리되는 현상이다.[5]
  • 이중 슬릿 실험: 빛의 파동성을 보여주는 대표적인 실험이다.[6]
  • 형광: 특정 물질이 빛을 흡수하여 더 긴 파장의 빛을 방출하는 현상이다.[8]
  • 인광: 빛을 받은 물질이 빛을 제거한 후에도 일정 시간 동안 빛을 내는 현상이다.[11]
  • 편광 관련 현상
  • 반사: 빛이 물체의 표면에서 되돌아오는 현상이다.
  • 굴절: 빛이 서로 다른 매질을 통과할 때 진행 방향이 바뀌는 현상이다.
  • 전반사: 빛이 밀도가 높은 매질에서 낮은 매질로 입사할 때, 입사각이 임계각보다 크면 경계면에서 모두 반사되는 현상이다.

3. 2. 정상위치 현상


  • 속눈썹을 통해 빛이 회절되어 나타나는 현상이다.[1]
  • 빛 외의 자극(기계적, 전기적 자극 등)에 의해 눈에서 빛이 느껴지는 안내섬광 현상이다.[1]

4. 착시

외부 자극과 시각 정보 처리 과정의 상호작용으로 인해 실제와 다르게 인지되는 현상이다.

4. 1. 대표적인 착시 현상

달이 뜨고 질 때 유난히 크게 보이는 현상은 달 착시이다. 하늘의 형태가 실제보다 더 가깝고 평평하게 느껴지는 현상은 스카이볼이다.

5. 미스터리 현상

일부 현상은 아직 결정적으로 설명되지 않았으며, 어떤 형태의 광학 현상일 수 있다. 포테아나, 도깨비불, 미확인 비행 물체(UFO) 등이 그러한 예시에 해당한다.

5. 1. 대표적인 미스터리 현상

도깨비불은 밤중에 습지 등에서 보이는 푸른 불빛으로, 한국의 전설이나 민담에 자주 등장한다. 이 외에도 다음과 같은 현상들이 대표적인 미스터리 현상으로 알려져 있다.

  • 헤스달렌 불빛[4]
  • 민 민 라이트[5]
  • 나가 불덩이[7]


일부에서는 이러한 "미스터리" 현상들 중 상당수가 철저한 조사의 가치가 없는 지역 관광 명소에 불과하다고 여기기도 한다.[3]

참조

[1] 서적 Basic Optics: Principles and Concepts Elsevier 2016
[2] 웹사이트 Green Rays http://mintaka.sdsu.[...]
[3] 웹사이트 Welcome to Phenomenon! Your guide through the mysterious and unexplained http://www.stateofth[...]
[4] 웹사이트 The Hessdalen Lights http://www.outtahear[...] 2005-04-04
[5] 웹사이트 UQ scientist unlocks secret of Min Min lights http://www.uq.edu.au[...]
[6] 웹사이트 Big Thicket National Preserve Virtual Field Trip http://geoexplorer.t[...] 2005-03-04
[7] 웹사이트 Behind the Secret of the Naga's Fire http://www.time.com/[...] 2002-11-17
[8] 웹사이트 気象庁 気象等の知識 > 予報用語 > 天気 https://www.jma.go.j[...] 2008-06-02
[9] 웹사이트 理科年表オフィシャルサイト - FAQ - 気象部：天気の種類はいくつあるのですか。その記号も教えてください。 https://web.archive.[...] 2008-07-08
[10] 서적 Basic Optics: Principles and Concepts Elsevier 2016
[11] 웹인용 Green Rays http://mintaka.sdsu.[...]


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