[안현정선생님의 과학은 껌이다] Part 06.빛의 합성

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안녕하세요. 과학 교육 전문가 안현정입니다.

우리는 빛을 통해 세상을 봅니다. 광원에서 나온 빛이 우리가 보고자 하는 물체에 반사되어서 우리 눈에 들어오게 되는 것이 그 원리이지요. 그런데 일상생활에서 만나게 되는 햇빛이나 형광등 같은 광원들은 대부분 흰색을 띠고 있습니다. 그렇다면 어떻게 우리는 형형색색의 여러 가지 사물의 색을 확인할 수 있는 것일까요. 오늘 시간은 빛이 색이 되는 과정에 대해 만나보겠습니다.

[빛의 합성]

우리가 흔히 ‘빛’이라고 말할 때 떠오르는 흰색은 사실 여러 가지 빛의 합성색입니다. 백색광을 프리즘에 통과시키면 일곱 색상의 무지개빛으로 분산되어 나오듯이 일곱색상의 무지개빛을 다시 합성하면 백색광으로 나타나게 됩니다.

이렇게 두 가지 이상의 색상이 합쳐져서 다른 색으로 인식되는 현상을 우리는 빛의 합성이라고 부릅니다.

이를 통해 우리는 일상생활에서 다양한 색들을 만날 수 있게 되는데, 다양한 색상을 표현하기 위해 꼭 프리즘에서 보았던 일곱 가지의 무지개색상이 필요한 것은 아닙니다. 미술시간에 만나보았던 색의 세계에서도 모든 색깔을 만들어 낼 수 있는 기본색인 삼원색이 있듯이 빛 또한 모든 색깔의 빛을 만들어낼 수 있는 3원색의 빛이 존재합니다. 바로 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue), RGB 컬러가 그것입니다.

빛의 3원색 : R(red) G(green) B(blue)


[빛의 3원색]
빛의 합성실험을 통해 각각의 빛이 합성되었을 때 어떤 색상을 나타나내는지를 관찰해봅시다.

1. R+G (빨강과 초록) = 노랑 (Yellow)
빨강색과 초록색의 빛이 만나는 과정에서 빛의 합성이 나타나 노란색을 띠게 됩니다.

2. R+B (빨강과 파랑) = 자홍색(Magenta)
빨강색과 파랑색의 빛이 만나는 과정에서 빛의 합성이 나타나 자홍색 빛을 띠게 됩니다.

3. G+B (초록과 파랑) = 청록색(Cyan)
마찬가지로 초록색과 파랑색의 빛이 만나는 과정에서 빛의 합성이 나타나 청록색 빛을 띠게 됩니다.

4. R+G+B (빨강과 초록과 파랑) = 백색(White)
빛은 빛이기에 합성될수록 밝아집니다. 빛의 삼원색인 빨강과 초록과 파랑을 모두 섞으면 백색광을 띠게 됩니다.

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[결론]
1. 빛의 3원색을 적절히 합성하면 모든 색의 빛을 만들 수 있습니다.
2. 빛은 합성하면 합성할수록 밝아집니다.

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빛의 합성의 예 : 컴퓨터 모니터, 휴대전화 액정, TV

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디지털 매체에서는 빛을 이용하여 우리에게 많은 것들을 보여줍니다.
그렇다면 그 자세한 원리는 어떻게 이루어지는것일까요?

컴퓨터 모니터, 휴대전화 액정, 태블릿 PC TV등등의 많은 전자매체들을 가만 들여다보면 픽셀이라고 불리는 점처럼 작은 단위로 이루어져 있습니다. 이 픽셀 뒤에는 백라이트(빛을 내는 광원)이 존재하는데 백라이트가 표현하는 빛의 색상은 빛의 삼원색인 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue) 이 세 가지입니다. 이들은 하나의 픽셀 안에서 각각 어느정도의 밝기로 켜지는지를 조정하여 다양한 색상을 만들어냅니다. 이것이 모자이크처럼 모이고 또 모이다보면 우리가 인식하는 모든 사물을 나타낼 수 있게 됩니다.

때문에 픽셀이 작고 많으면 많을수록 우리는 더욱 선명하게 사물을 인식할 수 있게 됩니다. 또한 픽셀뒤의 백라이트가 어떻게 광원을 만들어내는지에 따라서도 전혀다른 화질을 구현할 수 있습니다. LCD이냐 LED이냐의 차이는 백라이트의 램프 방식이 무엇인지를 두고 부르는 말입니다.

마지막으로 주의할 것은 여기서 검은색은 빛이 아니라는 점입니다. 검은색을 표현할 때에는 픽셀 뒤의 백라이트가 모두 전멸됩니다. 빛이 존재하지 않는 것을 우리는 검은색이라고 말합니다.

빛의 합성의 예 : 점묘화
다음은 빛을 이용하여 사물을 표현하는 것에 주력한 인상파 화가 중 한명인 쇠라의 작품입니다.

쇠라는 점묘화 라는 기법으로 작품을 만들었는데 여기서 점묘화란 화폭위에 원색의 점을 촘촘이 찍어 그린 그림을 뜻합니다.

우리의 뇌는 사물은 인식할 때 여러 가지의 빛을 합성해서 인지합니다. 때문에 쇠라의 점묘화에서 따로 떨어져 찍힌 두 점의 물감의 색을 보게 된다면 우리는 그 두가지 색상의 합성색으로 그림을 인지합니다.

빛이 합성할수록 밝아진다는 점을 생각해보면 두 빛의 합성색으로 인식하여 보게 되는 쇠라의 그림은 다른 그림보다 밝은 느낌을 우리에게 주게 됩니다.

출처= 이투스me 안현정 강사

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동아닷컴 교육섹션 정민아 기자 mina@donga.com
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