귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 7. 빛의 성질

7. 빛의 성질

모든 빛은 입자성(粒子性)과 파동성(波動性) 두 가지 성질을 지니고 있다. 빛을 입자
의 성질로 볼 때 광자에 해당되며, 파동의 성질로 본다면 빛은 전자기파에 해당한다.

(1) 빛의 입자성
빛이 전파될 때에는 파동처럼 행동하지만 빛이 만들어지거나 어떤 표면에서 흡수될
때에는 한 개, 두 개, 세 개 등과 같이 셀 수 있는 입자(덩어리)성으로 행동한다. 형광이
나 인광과 같은 발광성은 빛의 입자성으로 설명할 수 있다. 이러한 에너지 입자를 물리
학에서는 소립자의 하나로 양자(量子) 또는 빛 알갱이라 불리며, 빛의 경우에는 광자(光子)
라고 부른다. 질량은 0, 스핀(spin : 입자의 고유한 성질)은 1이며, 광속으로 운동한다.

가정에서 흔히 사용하는 100W 백열전구에서 1초 마다 나오는 광자의 수는 약 3 x 10 21 개로 100W 전구에서 1m 떨어져서 전구를 바라보면 우리 눈에 매초 약 3 x 10 18 개의 광자가 들어오는데 이러한 광자들을우리의 눈으로 확인하기는 불가능하다.

한 개의 광자가 물질 내의 다른 전자와 충돌 할 때 전자는 금속 등의 물질 안에 속박
된 상태로 있다가 일정한 진동수 이상의 빛을 비추면 물질의 표면에서 전자가 튀어나오
는 현상을 광전효과라 하며, 우리가 밝다고 느낄 때는 우리 눈에 들어오는 광자가 많을
때이고, 어둡다고 느낄 때는 우리 눈에 들어오는 광자의 수가 적을 때이다.

 

(2) 빛의 파동성
빛의 반사, 굴절, 편광과 같은 광학적 현상은 파동성에 기인한다. 빛의 회절 및 간섭
현상도 빛의 파동성으로 설명이 되며, 직진성을 가지는 입자의 성질로는 파동성을 설명
할 수 없다. 빛의 파장에 따른 에너지의 힘에도 큰 차이가 있다. 예를 들자면, 파장이 긴
빛의 에너지 하나는 모래알 같이 작아서 아무리 여러 개 던지더라도 유리창을 깰 수 없
지만, 파장이 짧은 빛의 에너지 하나는 벽돌 같이 커서 유리창을 깰 수 있다.