Scattering (산란) · Absorption/Transmission (흡수/투과)
빛의 진행 방향이 여러 방향으로 바뀌는 것이 Scattering, 물질에 에너지가 전달되어 빛이 줄어드는 것이 Absorption입니다.
Rayleigh와 Mie를 나누는 기준
입자의 크기가 파장보다 매우 작을 때 Rayleigh 산란으로 설명할 수 있고, 그 조건에서는 짧은 파장이 더 강하게 산란됩니다. 입자 크기가 파장과 비슷하거나 더 커지면 Mie 산란의 영역이 중요합니다. 구름의 물방울은 여러 가시광 파장을 산란시켜 비교적 희게 보일 수 있습니다.
흡수와 투과는 에너지의 행방으로 구분합니다
빛이 물질을 통과하면 Transmission, 에너지를 물질에 전달하면 Absorption입니다. 흡수된 에너지는 열 등으로 전환되거나 다른 과정에 사용될 수 있습니다. 빛이 덜 투과한다고 모두 흡수된 것은 아니며 반사나 산란으로 다른 방향에 갔을 수도 있습니다.
재료가 색을 만드는 방식
안료는 특정 파장의 빛을 상대적으로 강하게 흡수해 남은 반사광의 색을 바꿉니다. 투명 유전체는 해당 파장대의 흡수가 작아 빛이 통과하기 쉽습니다. 금속에서는 자유전자의 응답이 반사와 흡수에 중요합니다. 실제 성질은 파장에 따라 달라집니다.
예시로 연결하기
Rayleigh 조건에서 나머지 조건이 같다면 산란 세기는 대략 1/λ⁴에 비례합니다. 파장이 두 배가 되면 세기는 약 1/16로 줄어듭니다. 이 비교는 Rayleigh 조건을 만족할 때의 근사입니다.
헷갈리지 않기
‘Mie는 파장에 전혀 무관하다’고 외우면 부정확합니다. 파장 의존성이 Rayleigh처럼 단순한 1/λ⁴ 형태가 아니라는 정도로 구분하세요.
한 문장으로 정리
방향이 바뀜 = Scattering / 에너지가 물질로 전달됨 = Absorption / 통과함 = Transmission.
이해했는지 확인하기
빛의 투과율이 낮을 때 흡수율이 높다고 바로 결론 내릴 수 없는 이유는 무엇인가요?
설명 확인하기
일부 빛이 반사되거나 다른 방향으로 산란되어 검출되지 않았을 수도 있기 때문입니다.
기존 요약 다시 보기
| 구분 | 조건 | 특징/예 |
|---|---|---|
| Rayleigh | 입자 ≪ λ | 짧은 파장 강한 산란 → 파란 하늘 |
| Mie | 입자 ≳ λ | 파장 의존성 작음 → 흰 구름 |
- 금속: 자유전자 → 반사/흡수 → 불투명
- 투명 유전체: 큰 bandgap → 가시광 흡수 적음 → 투과
- 안료: 특정 파장 선택 흡수 → 남은 파장이 색으로 인지