다이아몬드와 빛

빛의 기본적인 원리와 경로

    다이아몬드와 빚은 여러 방법으로 상호 작용을 한다. 그 상호작용을 이해하기  위해서, 빛 자체에 관하여  몇 가지 알아둘 필요가 있다. 우선 가시광선은 방사에너지 혹은 방사선의 형태이다. 이것은 전기 에너지와 자기 에너지(전자기 에너지)의 혼합으로 파동의 형태로 움직인다. 빛을 포함한 모든 전자기 에너지는 파장(Wave-length)으로 측정된다. 파장은 에너지 파동이 흐르는 길을 따라 인접해 있는 두 파동의 한 정점에서 다음 정점까지의 거리이다.

     빛은 광원에서  물체까지 지선으로 이동한 후, 물체에서 관찰자의 눈으로 반사된다. 만약 두 물체가 투명하다면, 빛의 일부는 그 물체를 통과할 것이다. 때로는 광원이 되는 물체도 있으며 -해, 달, 석탄, 전구- 빛이 광원으로부터 직접 눈으로 들어간다.

     광선이 눈에 들어오지 않거나 물체에 닿지 않으면 광선을 볼 수 없으며, 사물이 빛을 분사산시키거나 반사시킬 때  그 사물을 볼 수 있다. 배우 깨끗한 창문이 거의 눈에 보이지 않는 이유가 바로 이 때문이다.: 빛이 반사나 분산 없이 창문을 통과한다.

     가시광선은 전자기 스팩트럼이라고 불리는 방사 에너지 전체의 작은 이 부분이다. 전자기 스팩트럼은 가시광선 외에 감마선과 X-레이 같은 배우 짧은 파장 그리고, 라디오 파장 같은 매우 긴 파장도 포함한다. 가시 스펙트럼에서의 파장은 나노미터(nm)로 측정된다. 1 나노미터는 아주 작다. 1 나노키터는 백만분의 1 밀리미터이다.

    전자기 스팩트럼에서, 자외선(UV) 가시광선 바로 아래 위치한다. 잔파 자외선은 약 200nm부터 280nm까지의 파장을 포함하고, 장파 자외선은 약 315nm와 400nm 사이에 있다. 가시 스팩트럼은 약 400nm에서 시작하여 대략 700nm까지 연장한다, 

    우리의 눈에는 가시 스펙트럼의 결합된 광선이 백광으로 보이며, 이맥광은 실제로 빨강, 주황,, 초록, 파랑 그리고 보라 등 스팩트럼 컬러들이 혼합된 것이다.

   즉. 백광은 스팩트럼 컬러의 조합이다.

 투과(Transmission)와 반사 (Reflection)

     빛이 다이몬드를 포함한 어떤 투명한 물체에 부딪쳤을 때. 이 빛의 일부는 투과(Transmission) 되는데, 그것은 빛이 물체내부로 들어간다는 것을 의미한다. 그 나머지는 튕겨 나오는데 이것을 반사(Reflection)라고 부른다.

   주변에서 투과(Transmission)와 반사 (Reflection)를 쉽게 경험할 수 있다. 자동차 유리에 반사되는 이웃하는 자동차의 이미지를 볼 수 있게 하는 투과된 빛은 내부를 볼 수 있다.

 

    얼마나 많은 양의 빛이 다이아몬드의  내부에 들어가고, 얼마나 많은 양이 표면에서 반사되는지 여러 가지 요인에 달려있다. 첫째 다이아몬드 표면에 부딪치는 각도에 달려있다. 빛이 다이아몬드 표면에 직각- 수직-드고 부딪칠 때 빛의 투과가 가장 많이 일어난다. 반면에 빚이 다이아몬드의  표면에 거의 수평으로 부딪치면 반사가 최대로 일어난다.

     빛이 다이아몬드 표면에 닿는 각도를 입사각(angle of incidence)이라고 부르고, 빛이 꺾여 나갈 때 이루는 각을 반사각(angle of reflection)이라고 한다. 둘 다 빛이 다이아모드의 표면에 닿은 점에서 표면과 90도를 이루는 상상의 선인 법선 (normal)을 기준으로 측정된다. 광선이 외부로 반사되거나 다이아몬드 내부에서 반사되거나 상관없이 입사각과 반사각은 항상 같다.

     스퀴시게임은 이 규칙을 이용한다. 경험 많은 선수 들은 공이 벽에 맞고 같은 각도로 튄다는 것을 안다. 공이 오른쪽에서 오면 특정각도(입사각)로 앞 벽을 치고 같은 각도(반사각)로 왼쪽으로 튈 것이다. 다이아몬드의 내부에서 반사되는 광선은 스쿼시의 코트의 벽에서 튀어나오는 공과 같다.

 

     빛이 다이아몬드로 진행하는 것인지  또는 다이아본드 내부에서 진행하는 것인지에 따라  빛의 효과가  영향을 받기도 한다. 다이아몬드의 원자- 다른  투명한 물체의 원자들  같지 않게 -는 매우 밀집되어 있다. 이로 인해 다이아몬드는 매우 높은 광학적 밀도를 갖는다. 물질의 광학적 밀도가 높을수록 빛이 속도를 느려지게 한다. 다이아몬드 내부로 들어간 빛은 촘촘할게 밀집되 있는 탄소 원자들의 저항을 받아 속도가 느려진다. 빛이 다이아몬드 밖으로 빠져나오면 공기의 낮은 광학적 밀도 때문에 다시 속도가 빨라진다.