편광필름 과학체험 1탄 : 내 방 창문에 오색찬란한 빛을 비춰줘

우리가 세상의 모든 것들을 볼 수 있게 해주는 소중한 빛, 없으면 온통 깜깜한 암흑세상이지만, 있으면 주변의 모든 것들을 여러 가지 색으로 볼 수 있게 해줍니다. 하지만, 우리가 색을 느끼는 것은 물체가 색을 가지고 있어서가 아니라, 그 물체가 빛을 흡수시키거나 반사시키는 정도에 따라 각각 다른 색으로 보여지기 때문입니다. 

 

• 빛의 성질
빛은 반사, 굴절, 간섭, 회절 등 파동의 특징을 갖고 있고 파장의 길이에 따라 빨강보다 파장이 긴 빛을 적외선, 보라보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 합니다. 빛은 다양한 길이의 파장을 가지고 있고, 각 파장대에 따라 다른 특성을 가지고 있으며, 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛은 빨강에서 보라까지의 가시광선입니다. 

• 빛의 혼합과 색의 표현
빛을 모두 합하면 흰색으로 보이는데, 이러한 이유 때문에 태양광선이 희게 보이는 것입니다. 즉, 태양광선 아래에서 하얀 색깔의 종이가 하얗게 보이는 이유는 색을 모두 반사하기 때문이고 파란색으로 보이는 종이는 가시광선 중에서 파란색만을 반사하고 다른 색은 흡수하여, 그 색만 눈에 감지되기 때문입니다.

• 편광필름이란?
편광필름은 수직 또는 수평의 빛만 통과할 수 있는 성질을 가지고 있는 필름으로 모니터화면, 차량용 네비게이션 화면, 입체영화 안경 등에 사용되고 있습니다. 
태양에서 나오는 빛의 세기는 모든 방향으로 균일하지만 편광필름을 사용하면 이러한 빛 중에서 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고 그 외는 흡수 또는 반사하여 특정 방향으로만 진행하는 편광을 만드는 역할을 합니다. 그래서 2장의 편광필름을 똑같은 방향으로 놓으면 빛이 두 편광필름을 모두 통과하여 밝게 보이지만 2장이 90도의 각도로 놓이게 되면 빛이 통과할 수 없어 어둡게 보입니다. 

 

참고 : 아래 그림을 보여주며, 투명 OHP필름에 줄무늬를 인쇄해서 겹쳐돌려보며 편광필름의 개념을 이해할 수 있도록 도와주었습니다. 

 

 

• 태양광과 LCD모니터의 빛을 비교해보자.

이제 진짜 편광 필름을 가지고 태양광과 LCD모니터의 빛을 비교하며 관찰해봅니다. 편광필름은 관찰용으로 다음과 같은 정도의 제품을 구입했습니다. 제가 구입할때는 A4 사이즈로 판매해서 잘라서 사용했는데, 지금은 가로, 세로 10cm인 제품이 더 많네요. (더 비싸졌습니다 ㅠㅠ 아래 제품이라면 반으로 잘라서 세로10cm, 가로5cm 이렇게 2장으로 만들어서 체험해보면 될 것 같습니다.)

 

 

 

태양광은 모든 방향으로 퍼져나가는 빛으로 이루어져 있지만, LCD모니터에서 나오는 빛은 이미 한쪽 방향으로만 편광된 빛이 나옵니다. 그래서, 창밖의 태양광으로 실험해 볼때는 2장의 편광필름이 필요하고, LCD모니터에 실험해볼때는 1장의 편광필름으로도 밝기변화 관찰이 가능합니다.  

 

왼쪽 > 태양광이 비추는 베란다 창문에 편광필름 2장을 겹치는 각도를 조절하며 밝기 변화를 관찰합니다. 

오른쪽 > 모니터 화면은 이미 편광된 빛이 나오므로 편광필름 1장을 회전시키벼 밝기 변화를 관찰합니다. 

 

체험에 사용한 편광필름에 테이프를 사용하여 창문에 걸어둘 장식품을 만들어봅니다. 

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