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무지개 뜨는 마을 - CD 외 목록

조회 : 10757 | 2008-04-30





위의 사진은 노래나 자료를 저장하는 CD입니다. 빛을 비추면 아름다운 무지개 색이 나타나지요.

비가 개인 맑은 하늘 저편에 일곱 가지 색의 무지개를 본 적이 있나요? 아무것도 없는 듯한 하늘에 태양 빛이 대기 중의 물방울에 의해 일곱 가지의 색으로 굴절되어 무지개를 만든답니다.

이처럼 빛을 굴절시킬 수 있는 또 다른 어떤 것들이 있나요? 노래나 자료를 저장하는 CD, 바닷가의 전복 껍데기, 소라껍질, 만원짜리 돈에 있는 위조지폐 방지용 홀로그램, 유희왕 카드 등 우리 주위에 많이 있습니다. 그렇다면 이것들은 어떻게 무지개 색을 나타낼까요? 이제 함께 살펴볼까요?

 

 





1) 홀로그램 스티커의 무지개 색은?
이것은 반짝거리는 홀로그램 스티커 사진이에요. 바라보는 각도에 따라서 색깔이 계속 달라진답니다. 스티커에 작은 물방울이 있는 것도 아닌데, 무지개 색이 어떻게? 그것은 바로 스티커에 일정한 간격으로 새겨진 줄무늬에 의해서 빛이 회절되기 때문이에요. 오른쪽 확대한 사진을 자세히 보면 물결과 같은 줄무늬가 보이죠?

 

 







2) 더 자세히 볼까요?

 

 


이제 확실히 보이나요? 일정한 간격으로 된 이러한 무늬를 회절격자라고 하지요. 회절격자란 빛의 회절을 이용하여 스펙트럼을 얻는 장치로서 평면 등에 한 방향으로 평행한 수많은 미세한 등간격 틈을 가진 소자를 말합니다.

진주나 소라껍질에도 회절 격자가 있어서 무지개 색을 나타내지요.

 

 










3) 또 어디에서 무지개 색을 볼 수 있나요?

지폐의 홀로그램과 나방의 날개에 있는 격자 무늬에 의해서도 빛이 회절되면서 무지개 색이 나타납니다. 이처럼 색이라는 것은 색소와 같이 빛의 흡수와 반사에 의해서 나타나는 흡수 기반 컬러 방식과, 규칙적인 미세구조에 의한 빛의 회절에 의해 색이 나타나는 간섭기반 컬러 방식이 있습니다. 따라서 간섭 기반 컬러 방식을 이용한 화폐나 상표의 위조 방지, 자동차 도색 기술 등도 개발되고 있답니다.

즉 화폐에 사용된 간섭기반 컬러 방식에 의한 색깔은 스캐닝이나 복사할 수 없습니다. 간섭기반 컬러는 보는 각도에 따라 다르며, 심지어는 투명하고 색이 없는 물질에서도 색이 나타날 수 있는 것이랍니다.

 

 


지폐



4) CD도 그런가요?


CD도 마찬가지로 일정한 간격을 갖는 회절 격자가 있기 때문에 빛을 비추면 무지개 색이 나타난답니다. 그런데 자료가 저장되지 않은 공 CD와는 달리 음반 CD는 노래 자료가 저장되어 있어요. 따라서 음반 CD의 격자 무늬에는 구멍이 뚫려 있지요. 이곳이 바로 자료가 저장된 위치랍니다.

 

 


CD




CD





5) CD의 원리와 종류는 어떤 것들이 있나요?

 

CD는 편평한 알루미늄 금속의 랜드(land)와 폭 0.5 ㎛의 홈인 피트(pit)로 정보를 저장합니다. 즉 높이가 다른 피트와 랜드에 레이저를 비추면 랜드는 빛을 100% 반사시키면서 1을, 피트는 회절로 빛의 반사가 약한 0을 나타냅니다. 이 신호는 디지털-아날로그 변환기로 음성 신호로 바뀌고 증폭기를 거쳐 스피커로 전달됩니다.

CD에는 표준형 CD, 기록이 가능한 CD-R(recordable), 반복 기록이 가능한 CD-RW(rewritable)의 세 가지 종류가 있습니다.

 

 


음반


1) 금속 광택의 CD-R은 염료 기록 층에 레이저를 주사하면 염료가 분해되어 굴절률이 변하기 때문에 빛의 반사율이 다른 부분이 생기는 데, 이것이 피트의 역할을 합니다.

2) 은색 광택의 CD-RW는 상변화 물질을 사용합니다. 즉 고출력의 레이저를 주사하여 급속 냉각하면 결정화되지만, 저출력을 이용하면 비정질이 생깁니다. 따라서 이들의 반사율 차이로 1과 0의 판별에 이용합니다. 이 물질은 레이저로 결정의 상태를 계속 변화시킬 수 있으므로 반복 기록이 가능한 것입니다.





Quiz. 이것은 무엇일까요?


여러분들은 황산구리나 백반 결정을 만들어 본적이 있지요? 결정이란 고체 물질들이 가지는 특정한 형태를 말하지요. 따라서 결정성 고체가 갖는 형태들은 물질의 종류에 따라서 다양하답니다.

이 사진은 상자처럼 생긴 결정인데, 가정에서 가장 많이 사용하는 조미료 중의 하나입니다. 맛있는 계란 프라이를 비롯한 많은 음식물을 요리할 때 이것이 없으면 맛이 없어요. 수십 년 전만해도 소금장수가 마을에 오면 주민들이 몰려들어 가격을 흥정하는 풍경이 벌어지곤 했답니다.

이것은 꼭 바다에서만 나는 것은 아닙니다. 광석에서도, 호수에서도, 사막에서도 얻을 수가 있답니다.

 

 



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