[별별 과학] 반사광과 편광 선글라스

여름철이 다가올수록 햇살은 뜨겁다. 특히 운전자에게는 한낮의 햇빛에 눈부심이 아주 불편하다. 주변 차, 도로, 건물 등에서 반사되는 빛은 시야를 순간적으로 막아버린다. 이를 해결해주는 편한 액세서리가 바로 편광 선글라스이다. 빛은 전자기파의 일종이다. 통신에 쓰이는 전자기파보다 10만배 정도 높은 주파수 영역이다. 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하며 광속으로 진행한다. 이때 전기장이 진동하는 방향을 ‘편광 방향’이라고 한다. 편광 방향은 위아래와 좌우 방향으로 나눌 수 있는데 각각을 수직 편광, 수평 편광이라고 한다. 햇빛과 일반 조명기구는 2개의 편광 방향이 고르게 모인 빛을 발산한다. 이런 빛을 ‘비편광’됐다고 한다. 하지만 반들반들한 물체 표면에서 반사되는 빛은 수평 방향으로 편광된다.

빛이 표면에서 반사하는 현상은 빛의 전기장과 물체 속 전자의 상호작용 때문이다. 표면에 수평한 방향으로 편광된 빛은 전자를 수평으로 진동시켜 표면에서 쉽게 반사될 수 있다. 하지만 표면에 수직한 방향으로 편광된 빛은 전자를 표면의 수직 방향으로 진동시키므로 대부분 물체 속으로 전파해 들어간다. 물수제비를 뜰 때 가급적 수면에 평행하게 던져야 돌이 튀어 오르는 것과 비슷한 현상이다. 그 결과 반사된 빛은 주로 표면에 수평한 방향으로 편광된다.

편광된 빛은 편광자로 차단될 수 있다. 편광자는 특정한 방향으로 편광된 빛만 통과시키는 광학소자이다. 수직 방향으로 편광된 빛은 차단한다. 따라서 표면에 평행 방향으로 편광된 반사광은 수직 방향의 편광자로 차단될 수 있다. 편광 선글라스는 편광자를 수직 방향으로 정렬해 만든 안경이다. 반사된 빛이 편광된 사실은 쉽게 확인할 수 있다. 편광 선글라스를 돌리면서 반사광을 보면 세기가 점점 강해지다가 다시 원래 상태로 돌리면 세기는 약해진다. 반사광을 차단해 눈부심을 방지해주는 효과다.

이남영 칼럼니스트



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