빛의 소나타 2, 우리가 보는빛은 가시광선이다.

우리가 보는 빛은 가시광선이다.

빛의 소나타 두 번째 이야기다. 색채가 어디서 나왔는지를 알기 위해서는 빛의 스펙트럼을 이해해야 한다. 브런치 글로서는 재미없고 딱딱한 내용이다. 색은 아름답고 화려하지만, 색의 본질을 아는 건 녹록하지 않다. 딱딱하고 지루하지만, 알아서 나쁠 게 없다는 것으로 위안으로 삼자.

 

빛은 자기적 성질과 전기적 성질을 갖는 전자기파(電磁氣波)다. 전자기파? 말만 들어도 골치가 지끈거린다. 전자기파의 성질을 알면 좋지만, 몰라도 지장은 없다. 지적 호기심이 충만한 사람한테 해당하는 이야기다. 우리는 자동차 엔진의 내부 구조를 모르지만, 자동차를 잘 타고 다닌다. 마찬가지로, 빛에서 색깔이 어떻게 나오는지만 알고, 색채를 즐기면 된다.

 

태양 빛은 생명의 근원인 에너지를 공급한다. 동시에 빛은 온 세상에 아름다운 색채를 뿌린다. 빛이 없다면 우리는 아무것도 볼 수 없다. 깊은 암흑 속에서 살아야 한다. 빛이 없다면 애초부터 생명체가 존재할 수 없다. 식물은 광합성을 하지 못하고, 동물은 에너지를 얻지 못하다. 빛이 없는 세상은 절대의 어둠과 모든 것의 종말이다.      

 

빛이 있다고 해도, 물체나 공간이 빛을 모두 흡수하면 검정만 남는다. 빛조차 탈출하지 못하는 블랙홀은 순수한 검정이다. 빛의 앞길을 방해하지 못하는 우주 공간에서도 빛은 존재를 드러내지 않는다. 빛은 그 자체로서는 그저 빛일 뿐이다. 먼지든, 공기든, 입자든 무언가에 부딪히지 않는다면 백색의 광선이다.

    

빛은 아무것도 방해하지 않는 진공 상태에서는 빠르게 전파된다. 칠흑 같은 우주 공간에서는 한 줄기의 빛이 눈앞을 스쳐 지나도 빛을 볼 수 없다. 구름 사이로 비치는 빛의 소나기는 빛이 지나는 경로에 있는 먼지나 미세한 물방울의 흔적이다. 공기나 먼지 같은 미세 입자에 빛이 닿으면 빛은 존재를 드러낸다. 빛을 흩어지게 만드는 무언가가 없다면 빛이 눈앞을 스쳐 지나가도 아무도 알아차릴 수 없다.     

 

우리가 말하는 빛은 하나만 있는 것이 아니다. 빛에는 파장이 다른 여러 종류의 빛이 있다. 파장이 가장 짧은 감마선에서 파장이 가장 긴 극저주파까지 모두 빛이다. 그 중간에는 엑스선, 자외선 가시광선, 적외선, 마이크로파, TV파, 라디오파가 있다. 이 하나하나가 빛이고, 이들은 의학에서부터 통신 기기 등 다양한 분야에 활용한다. 우리가 모르는 사이에 여러 종류의 빛은 생활 속에 스며들었다.      

 

빛은 가시광선말고도 여러 파장의 빛을 포함한다. 

하얗게 보이는 태양 빛을 우리는 ‘백색광’이라 부른다. 사실 보기에는 투명하게 보여도 태양 빛은 다양한 색깔의 빛을 포함한 색의 덩어리다. 우리가 보는 색깔도 빛의 덩어리에서 나온다. 태양 빛의 덩어리에는 우리 눈에 보이는 것은 ‘빨주노초파남보’의 무지개색을 품은 빛이다. 이를 우리는 눈으로 볼 수 있다 해서 가시광선(可視光線)이라 부른다. 이 가시광선뿐만 아니라 자외선과 적외선도 빛이면서 모두 태양 빛 속에 있다.

 

    

출처: www.agilent.com/cs/library/slidepresentation/public/5991-6594_Agilent_Spectroscopy_Theory_KO.pdf

 

빛은 다양한 파장, 즉 길이를 가지고, 그 길이의 길고 짧음으로 각기 다른 이름과 힘을 갖는다. 이 가운데 380~760nm의 파장을 가진 빛을 우리 눈으로 볼 수 있다 해서 가시광선이라 이름 붙였다. 우리 눈이 볼 수 있는 파장의 영역이 여기까지다. 이 파장보다 길거나 혹은 짧으면 우리 눈은 보지 못한다. 일상에서 우리 맨눈으로 볼 수 있는 것은 가시광선뿐이다.      

 

가시광선은 빛의 작은 한 부분이다. 가시광선 빨강의 파장 경계선인 760nm 이상의 전자기파는 적외선, 마이크로파, 전파(라디오파)의 순서로 파장이 길어진다. 적외선은 야간 관측용 장비에 사용되고, 마이크로파는 물 분자를 진동이나 회전 운동을 하게 만들어 물을 데운다. 전자레인지는 마이크로파의 기능을 활용해서 수분을 가열하고 음식을 데운다. 그리고 전자기파 가운데서 가장 파장이 긴 전파(라디오파)는 휴대전화 등의 통신 장비에 주로 쓰인다.     

 

보라색 경계인 380nm보다 파장이 짧은 전자기파로는 자외선, X선, 감마선이 있다. 이들은 원자 속의 전자를 튕겨 날아가게 함으로써 분자의 화학 결합을 파괴한다. 이들이 세포 안의 DNA에 닿으면, DNA 분자 속에 있는 전자를 튕겨 나가게 하여 DNA의 결합이 끊어지는 등 DNA에 상처가 생긴다. 이처럼 자외선, X-Ray, 감마선은 DNA에 상처를 주기 때문에 인체에 사용할 때 주의해야 한다.