Diffraction (회절) · Interference (간섭) · Dispersion (분산)
Diffraction, Interference, Dispersion은 빛이 퍼지거나 색이 나뉘는 모습이 비슷해 보여도 설명하는 물리적 이유가 다릅니다.
Diffraction: 틈과 장애물에서 퍼짐
파동은 좁은 틈을 통과하거나 장애물 가장자리를 지날 때 직선 경로 밖으로 퍼질 수 있습니다. 파장에 비해 틈이 좁을수록 퍼짐이 두드러집니다. 단일 슬릿에서는 첫 번째 어두운 무늬가 대략 a sinθ = λ를 만족하므로 a가 작을수록 θ가 커집니다.
Interference: 겹친 파동의 위상 관계
같은 위치에 두 파동이 겹치면 전기장이 더해집니다. 같은 위상이면 진폭이 커지고 반대 위상이면 작아집니다. 보강 조건의 단순한 예는 경로차 ΔL=mλ이며, 반사 과정의 위상 변화가 있으면 그 효과도 포함해야 합니다. Microcavity와 AR은 이 위상 관계를 활용합니다.
Dispersion: 파장에 따른 굴절률 차이
같은 재료에서도 굴절률 n이 파장에 따라 달라질 수 있습니다. 프리즘을 통과하는 여러 파장의 빛이 서로 다른 각도로 꺾이는 이유입니다. ‘흰빛이 색별로 나뉜다’는 결과만 보기보다 파장별 굴절률 차이가 원인인지 확인해야 합니다.
예시로 연결하기
같은 빨간 레이저를 더 좁은 슬릿에 통과시키면 회절 퍼짐이 커집니다. 반면 프리즘에 흰빛을 넣어 무지개를 만드는 것은 주로 분산입니다. 단색광은 이미 한정된 파장이라 같은 방식의 무지개가 생기지 않습니다.
헷갈리지 않기
위상이 반대라고 모든 곳에서 빛이 사라지는 것은 아닙니다. 간섭은 공간에 따른 에너지 분포를 바꾸며 밝은 곳과 어두운 곳을 만듭니다.
한 문장으로 정리
좁은 틈에서 퍼짐 = Diffraction / 파동 중첩 = Interference / n(λ) 차이 = Dispersion.
이해했는지 확인하기
단일 슬릿의 폭을 줄일 때 중앙 밝은 무늬의 폭은 어떻게 변하나요?
설명 확인하기
회절각이 커지므로 중앙 밝은 무늬가 넓어집니다.