자외선 차단 코팅의 두께는 대체 얼마가 되어야 하는 걸까.

매질 속에서의 빛의 속력은 굴절률과 반비례한다. 그리고 파장은 빛의 속력과 비례한다. 따라서, 파장은 굴절률과 반비례한다. 만약 코팅을 하는 물질의 굴절률이 n이라고 하면, 우리는 90nm의 두께를 빛이 실제로 체험하게 되는 파장인 90/n nm로 바꾸어 주어야 한다.
대략적으로 자외선 차단 코팅은 산화 알루미늄을 쓴다고 어디서 주워 들은적이 있다. 그 외에도 다양한 물질을 쓰는 것 같다.
http://www.dmo.co.kr/glasses07.asp
(전혀 관계없는 URL임.)

아무튼, 산화 알루미늄을 코팅한다 치고, 이 코팅의 두께는 얼마가 되어야 할까요.
http://www.cerac.com/pubs/proddata/al2o3.htm
우리의 친구 위키백과를 참고하면 산화 알루미늄의 굴절률은 1.76이라고 되어 있다. 그럼 당연히 90/1.76 nm가 최종적인 코팅의 두께일 것이다. 산수 계산을 잠깐 해본다면 51nm가 된다. 50나노미터급 박막이라면 금방 만들 수 있다.

하지만 여기서 끝이 아니다. 빛의 비밀은 한가지 더 남아있는 것이었다.

빛은 파장에 따라서 그 빛이 갖고 있는 에너지가 달라진다. (정확히는, 진동수에 따라 달라진다.)
이건 파동의 기본적인 성질이기도 하고, 아인슈타인이 제창한 광양자설에 의해 그렇기도 한데, 아무튼 진동수에 비례하는 에너지를 갖고 있다. 그리고 물질 또한 자신이 갖고 있는 고유진동수에 맞는 에너지 준위들을 갖고 있다. 이러한 에너지 준위는 전자기장에 반응하는 정도가 전자기장의 진동수에 따라서 다 다르다. 이것은 곧 빛이 지나갈 때에도 빛에 반응하는 정도가 다르다는 것을 의미한다. 쉽게 말해서, 빛이 색깔에 따라서 속력이 달라진다는 뜻이다.

헉...

자외선은 그럼?
http://www.cerac.com/pubs/proddata/al2o3.htm
이번엔 다른 자료를 찾아 보았다.
우리가 원하는 360나노미터 파장 대역에서의 산화 알루미늄의 굴절률은 대략 1.65정도가 된다. 따라서 90/1.65 = 54nm가 우리가 찾는 코팅의 두께가 될 것이다.

여기까지 이해하였다면, 이 글을 읽은 독자들은 안경의 자외선 차단 코팅이 어떻게 만들어지는지 알 수 있을 것이다.
http://snowall.tistory.com/1817


by snowall 2009.07.16 23:17
  • 빛이드는창 2009.07.17 13:54 ADDR EDIT/DEL REPLY

    마치 고등학교1학년때 배우던 과탐이 생각나네요..
    놀라운 사실인걸요 빛이 색깔에 따라 속력이 달라진다... 재밌는 원리 하나
    알고갑니다 좋은하루되세요^^

    • snowall 2009.07.17 22:08 신고 EDIT/DEL

      물론 빛은 진공중에서는 모두 같은 속력입니다. 물질에 들어갔을 때에만 속력이 달라지죠.
      덕분에 무지개도 생기는 겁니다.
      물론 사진 찍는 사람들이 싫어하는 색 수차도 그래서 생기긴 합니다.

  • 2009.11.04 19:27 ADDR EDIT/DEL REPLY

    비밀댓글입니다

    • snowall 2009.11.04 21:19 신고 EDIT/DEL

      ㅋㅋ
      좋죠. 어떻게 해볼까요?

    • 2009.11.05 00:15 EDIT/DEL

      비밀댓글입니다

    • snowall 2009.11.05 00:20 신고 EDIT/DEL

      일단은 방향을 잘 잡아야겠죠. ㅋㅋ

      음...그런데, 교양 과학책은 너무 많지 않나요?

    • 2009.11.05 01:44 EDIT/DEL

      비밀댓글입니다

    • snowall 2009.11.05 09:04 신고 EDIT/DEL

      뭐 결국은 컨셉과 기획의 문제군요 ㅋㅋ
      어쨌든 저는 좋습니다.