태양빛을 조절한다! 편광 선글라스

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낙엽이 하나, 둘 떨어지는 가을 날, 분위기를 잡고 멋진 가을 남자로 변신하려 하는데…. 으악~! 너무 눈부셔~! 강렬한 가을 햇빛 때문에 눈을 제대로 뜰 수가 없어. 흠…, 좋아! 이번 실험은 편광 선글라스 만들기로 결정했어!

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빛 차단하는 선글라스의 비밀


강렬한 빛으로부터 눈을 보호하기 위해 선글라스가 만들어졌어. 선글라스는 쓰임새에 따라 각각 다른 종류의 렌즈가 쓰여. 우선 눈 건강에 해로운 자외선을 차단해 주는 렌즈가 있지. 맨눈으로 오랜 시간 강렬한 햇빛을 보면 자외선으로 인해 망막 염증, 백내장 등 눈 질환에 걸릴 수 있거든.

낚시용 선글라스 역시 자외선을 차단하는 기능이 있는 렌즈가 쓰여. 하지만 더 중요한 건 바닷물에 반사된 빛을 막을 수 있어야 한다는 거야. 그래서 낚시용 선글라스에는 ‘편광 렌즈’가 쓰인단다.

‘편광’은 특정 방향으로만 진동하면서 진행하는 빛을 말해. 보통 햇빛은 모든 방향으로 진동하면서 나아가지만, 바닷물에 반사된 빛은 한 방향으로만 진행하는 편광 현상이 일어나. 더 자세히 말하면 바닷물에 반사된 빛은 우리 눈에 수평 방향으로만 진동하면서 들어와.

이런 편광을 차단하는 필름에는 눈에 보이지 않는 미세하고 까만줄이 여러 개 반복해서 그려져 있어. 편광 필름의 줄이 수직 방향으로 되도록 안경에 끼우면 수평 방향으로 반사되는 빛을 차단할 수 있는 거야.

이런 원리로 편광 선글라스를 끼면 바닷물 표면에서 반사된 빛이 보이지 않으면서 바다 속이 훨씬 더 잘 보이게 된단다. 스키용 고글에도 편광렌즈를 사용해서 눈에 반사되며 편광된 빛을 막지.


 

실내에서는 안경, 밖에서는 선글라스

실내에서는 안경이었다가 실외로 나가면 선글라스로 변신하는 안경이 있어요. 실내에서는 보통 안경처럼 렌즈가 투명하다가, 햇빛이 강렬한 바깥으로 나가면 렌즈 색깔이 어둡게 바뀌어 선글라스가 되지요.

이런 변신 안경의 비결은 바로 ‘포토크로믹’이에요. 포토크로믹은 빛의 양에 따라 색깔이 변하는 원료를 말해요. 일명 ‘카멜레온 잉크’라고부르지요. 포토크로믹은 자외선의 양에 따라 분자의 결합 구조가 바뀌는 특징이 있어요. 그래서 실내에서 투명하지만, 자외선을 많이 쬐는 바깥으로 나가면 갈색, 검정색 등 특정 색을 띤답니다. 그리고 다시 실내로 가면 투명해져요.

포토크로믹 안경은 따로 선글라스를 들고 다니지 않아도 되는 장점이있어요. 하지만 자외선 차단율이 낮아서 햇빛이 강렬한 날에 쓰기엔 적합하지 않답니다.



 
한 걸음 더 생각하기

3D 안경도 편광필름!


영화관에서 3D 영화를 본 적이 있니? 3D 안경을 쓰고 영화를 보면 마치 내가 화면 속으로 빨려들어 간 것처럼 생생하게 느낄 수 있잖아. 이렇게 입체적인 영상을 볼 수 있는 건 바로 3D 안경 덕분이야. 그런데 3D 안경도 편광필름으로 만들어졌단다.

3D 영화를 만드는 방법부터 설명해 볼게. 일반 영화를 찍을 때는 보통 한 장면을 하나의 카메라로 촬영하지만, 3D 영화는 동시에 두 대의 카메라로 촬영해야 해. 마치 사람의 양쪽 눈처럼 간격을 고려해서 카메라를 배치한 후에 동시에 같은 장면을 촬영하지. 그리고 촬영한 영상 두 개를 하나로 합치는 거야. 그래서 맨눈으로 3D 영화를 보면 초점이 맞지 않는 것처럼 두 개의 영상이 겹쳐져서 보이지.

하지만 3D 안경을 쓰면 이 영상이 입체로 선명하게 보여. 3D 안경에 미세하고 까만 줄이 그려져 있는 편광렌즈가 쓰였기 때문이야. 왼쪽 편광렌즈에는 수평 방향으로, 오른쪽 편광렌즈에는 수직 방향으로 줄이 그려져 있지. 따라서 왼쪽 눈에는 수평방향으로 진동하면서 진행하는 빛만 보이고, 오른쪽 눈에는 수직 방향으로 진동하면서 진행하는 빛만 보인다는 사실!

그러니까 왼쪽 카메라로 찍은 영상은 수평 방향으로 진동하는 빛으로 만들고, 오른쪽 카메라로 찍은 영상은 수직 방향으로 진동하는 빛으로 만들어서 이걸 3D 안경으로 보는 거야. 그러면 우리 뇌는 실제 물체를 보는 것처럼 입체로 인식하게 된단다.

글 : 이혜림 기자 pungnibi@donga.com
사진 : 이혜림 기자 pungnibi@donga.com
사진 : 위키미디어
어린이과학동아 2015년 21호


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