안녕하세요.
왕국 디자이너 입니다.
 
오늘은 셀로판지를 통해 들어온 햇빛을 분광기로 관찰해보는 실험을 해봤습니다.
 
실험전, 예상을 해본다면, 빨간 셀로판지를 통과한 햇빛을 빨간 빛 성분만 갖게 될것이고,
분광기에서는 빨간 영역만 보일것 같네요.
다른 색들도 마찬가지고요.

색색깔의 셀로판지를 준비해주세요.
저는 4겹으로 하여 좀더 정확한 실험이 되게 했습니다.
너무 얇으면 빛이 걸러지지 않고 모두 통과해버리더라고요.

분광기 슬릿 앞에 셀로판지를 대고 관찰해봅시다.
 
1. 햇빛
태양광의 스펙트럼 입니다.
모든 색이 골고루 나왔네요.
 
2. 빨간 셀로판지를 댔을때
예상대로 빨간 부분에만 스펙트럼이 나타났습니다.
왼쪽에 자세히 보면, 보라색 영역에도 희미하게 색이 나오고 있네요.
 
3. 노란색 셀로판지를 댔을때
노란색은 빨간색 부터 녹색영역에 걸친 스펙트럼이 나왔네요.
파란색도 살짝 보이죠?
노란색 영역에만 나타나지 않고, 빨간색과 녹색 영역까지 분포되었군요.
 
노란색 셀로판지를 통해 본 노란색에는 빨간색과 녹색이 섞여 있다고 볼 수 있겠네요.
 
4. 녹색 셀로판지를 대었을때
거의 녹색영역에서 스펙트럼이 나타나고, 빨간색과 파란색도 희미하게 보이네요.
 
5. 파란색 셀로판지를 대었을때
보라색 영역부터 녹색 영역까지 고르게 분포한 모습이 보이네요.
 
형광등을 관찰할때 처럼 선 스펙트럼이 나오지 않고,
일정 영역에서 연속된 형태의 연속 스펙트럼이 나왔습니다.
셀로판지를 많이 겹칠 수록 빛이 좀더 잘 걸러집니다.
단, 빛의 양이 줄어들기 때문에 스펙트럼 밝기가 어두울 수 있어요.
 
서로 다른 색의 셀로판지를 겹쳐서 보는 실험도 해보았는데, 생각보다 결과가 잘 안나왔습니다.
 
여러분도 셀로판지를 이용해서 분광기로 태양빛을 관찰해보세요!
 
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안녕하세요.
왕국디자이너 입니다.

지난번에 빛이 분광기안으로 들어오는 작은 구멍을 슬릿이라고 한다고 알려드렸죠?
뉴턴 분광기의 기본 슬릿의 간격을 2mm 입니다.
구멍 간격이 넓으면 넓을 수록 많이 빛이 들어와 관찰하기가 쉬운데요.
문제점은, 간격이 넓을 수록 빛이 넓게 퍼져보인다는 겁니다.

따라서 선명한 선 스펙트럼을 얻고자 할 경우에는 이 슬릿의 간격을 줄여줄 필요가 있어요.
슬릿의 간격이 좁으면 폭이 얇은 빛이 들어오기 때문에 맺히는 스펙트럼의 간격도 조밀하게 됩니다.

기본 슬릿의 크기입니다. 2mm 간격이예요.
이것으로 형광등을 보면,

이런 선 스펙트럼을 볼 수 있습니다.
그런데, 선의 간격이 별로 명확하지 않죠?

그러면, 슬릿의 간격을 좁게 해봐요.
저는 전기 테이프를 조금 잘라서 슬릿을 덮었습니다.
이때 간격은 아주아주 작게 해주세요. 0.01mm 정도 될까요 하핫
머리카락 보다도 좁게 하면 될것 같습니다.
이때 슬릿이 옆으로 기울어지지 않고 일직선이 되도록 해주세요.

슬릿이 너무 작아서 아무것도 안 보일것 같다고요?
천만의 말씀 입니다!
관찰 결과를 볼까요?
와우!
슬릿이 2mm 일때 보다 더욱 또렷한 선 스펙트럼을 얻었어요.
잘 모르겠다고요? 한번 확대 해볼게요.

일부영역만 확대해봤습니다.(100% 원본 크롭)
위의 스펙트럼은 슬릿이 2mm 일때 모습이고요. 아래가 아주 좁은 슬릿으로 관찰한 스펙트럼 입니다.
아래의 스펙트럼을 보세요. 녹색, 노란색, 주황색, 빨간색의 선들이 아주 선명하죠?

앞으로는 분광기를 통해 빛을 관찰할때 슬릿을 조절한다면 또렷한 스펙트럼을 얻을 수 있겠죠?

참고>>
광원이 너무 멀리 있을 경우 슬릿에 도달하는 빛의 양이 줄어들게 되어 스펙트럼의 밝기가 밝지 않을 수 있어요. 광원 가까이 가거나 광원의 광량을 조절할 수 있다면 최대로 하여 관찰해보세요.
슬릿의 간격을 조절해 가면서 변화도 관찰해보세요!

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안녕하세요.
왕국 디자이너 입니다.

지난 번에는 뉴턴 분광기로 태양빛을 관찰해봤죠?
아름다운 연속 스펙트럼을 관찰할 수 있었습니다.

이번에는 태양빛 말고, 형광등을 관찰해볼거예요.
분광기의 빛이 들어오는 구멍에 형광등을 대고 관찰하면 됩니다.

분광기에 카메라를 연결해서 사진으로 찍어볼 거예요!
빛이 들어오는 구멍에 형광등을 가까이 댑니다.
앞쪽에 흰색으로 되어 있는 부분이 눈금이 그려져 있는 곳인데, 여기에 빛을 비춰서 눈금이 잘 보이게 할거예요.

형광등 하나를 더 준비해서 눈금이 있는 쪽을 비출게요.

즉, 1번 형광등은 우리가 관찰할 빛이 되는거고, 2번 형광등은 눈금 표시를 원활하게 해주기 위한 형광등이예요. 저는 사진을 좀더 잘 찍기 위해서 2번 형광등까지 준비했는데, 간단하게 관찰하실 분들은 1번 형광등만 있어도 된답니다.

1번 형광등을 켜기 전에 분광기를 한번 봤는데,

오잉?
2번 형광등에서 나오는 불빛이 분광기에 들어가버렸습니다.
이렇게 되면 정확한 실험이 안되니까, 2번 형광등 불빛은 분광기에 들어가지 못하도록 가림판을 세우기로 했어요.

2번 형광등 빛이 분광기 구멍에 들어가지 않도록 판을 설치했습니다.

다시, 분광기를 보니, 아무것도 없는 깨끗한 상태네요.
2번 분광기 불빛이 눈금 바깥쪽 면을 비추기 때문에 눈금 표시도 잘 나옵니다.

자, 그러면 1번 형광등을 켜고, 분광기로 관찰해봐요!

짜짠~!
예쁘네요.
지난번 관찰했던 태양빛 스펙트럼과 한번 비교해보세요.
중간중간 빛이 약해지면서 끊어진 부분을 볼 수 있을 거예요.

윗쪽이 태양빛의 스펙트럼이고, 아래쪽이 형광등의 스펙트럼이예요.
비슷한듯 하지만, 다르죠?
형광등의 빛은 아래에 나와있는 스펙트럼의 색상들로 이루어졌다는 것을 알 수 있어요.
아래의 스펙트럼 색상들이 모두 합쳐지면, 형광등 빛이 되는겁니다!

태양빛과 같이 끊기지 않고 연결되어 있는 스펙트럼을 연속 스펙트럼,
형광등과 같이 중간중간 끊어져 있고, 선 형태로 되어 있는 스펙트럼을 선 스펙트럼이라고 한다네요.

셔터 스피드를 조절하면 비교적 선명한 스펙트럼을 얻을 수 있습니다.
정말 신기하죠?

스펙트럼은 빛의 지문이라고도 한다네요.
각각의 빛마다 스펙트럼이 서로 다르다고 합니다.
그래서, 만약 스펙트럼의 구성이 같은 두개의 빛이 있다면, 그 두 빛은 같은 빛이라고 할 수 있을 것 같네요.

형광등에 따라서도 스펙트럼의 구성은 다를 것 같아요.
안방, 거실, 내방, 화장실의 형광등까지 돌아가면서 관찰해본 다음 같은 스펙트럼이 나오는지, 다른 스펙트럼이 나오는지 관찰해보면 재미있을 것 같네요.
만일, 같은 스펙트럼이 나왔다면, 그 두개의 형광등은 같은 회사에서 만든 같은 제품이라고 할 수 있겠죠? 또, 제품은 다르더라도 빛을 내는 재료가 같다면, 아마 같은 스펙트럼을 관찰할 수 있을 겁니다.

분광기에서 빛이 들어오는 작은 구멍을 슬릿이라고 하는데, 다음에는 슬릿의 간격을 줄여서 좀더 선명한 스펙트럼을 얻어보는 실험을 해볼거예요.
얼마나 선명한 스펙트럼을 얻을 수 있을지, 많은 기대 해주세요!

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안녕하세요.
왕국 디자이너 입니다.

지난번에 멋진 연속 스펙트럼 잘 보셨나요?
이번에는 뉴턴 분광기로 태양빛을 관찰했던 저의 과정을 소개해드릴까 해요.

삼각대를 이용해서 찍었답니다.
삼각대를 이용하면 카메라가 흔들리지 않기 때문에 좀더 선명한 결과를 얻을 수 있습니다.
그러면, 태양빛을 관찰해 보겠습니다.

우선, 삼각대에 카메라를 올려 놔야겠죠?
그리고, 분광기가 세로로 서있게 조절을 하세요.
카메라의 방향은 가로든 세로든 상관은 없습니다.
저는 카메라도 세로로 놓았습니다.

뉴턴 분광기 뒤쪽으로 와서 태양과 뉴턴 분광기가 일직선이 되도록 좌우로 움직여 주세요.
이때 뉴턴 분광기의 윗면과 태양빛이 들어오는 방향이 서로 직각을 이루도록 하면 더 좋습니다.

그 다음, 카메라를 고정시킨 삼각대 헤드를 위 아래로 움직여서 태양빛이 분광기로 일직선으로 들어오게 해주세요. 눈대중으로 맞추신 후에 뷰파인더나 LCD를 보면서 연속 스펙트럼이 또렷하게 나오는 지점을 찾아 삼각대와 삼각대 헤드를 고정시켜주면 됩니다.
(태양은 지구의 자전에 따라 위치가 조금씩 이동하니, 이 점도 감안하면 좋겠죠?)

연속 스펙트럼이 또렷하게 나오는 지점을 찾았다면, 사진을 찍으면 됩니다.
카메라에 수동 기능이 있다면, 감도를 낮추고, 조리개를 최대한 조인후 셔터 속도를 조절하면서 찍어보세요.

ISO 200, F 36, 노출시간 5초

카메라 기종에 따라서 사진의 색감은 조금씩 다를 수 있습니다.

태양빛이 회절필름을 통과하면서 여러가지 색으로 나타났네요.
각각의 빛의 굴절률이 달라서 그런거라고 합니다.
과학선생님께 물어보면 정확한 설명을 들을 수 있겠죠!

촬영 팁>
스펙트럼이 위의 사진 처럼 넓게 퍼져보이지 않는다면, 태양 빛이 들어오는 구멍에 반투명한 화일 케이스 표지 같은 것을 대서 태양빛이 넓게 퍼지도록 해보세요.

눈금 부분에 태양 빛이 너무 많이 들어와 비춘다면, 분광기 눈금 뒤쪽에 종이를 살짝 대거나 손으로 가려서 찍어보세요.

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안녕하세요.
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오늘은 뉴턴 분광기를 가지고 놀어봤습니다.
눈으로만 보다가 예쁜 스펙트럼 사진을 찍어보고 싶더라고요.
우여곡절 끝에 스펙트럼 촬영에 성공했답니다.
먼저, 아래 사진을 봐주세요!

짜잔~!! 멋지죠?
뉴턴 분광기로 태양 빛을 관찰해봤어요.

보라색 부터 빨간색 까지 예쁜 색이 나왔네요.
이게 바로 연속 스펙트럼이라네요.
색이 끊기지 않고 연속적으로 나왔죠?

이걸 어떻게 찍었냐고요?
뉴턴 분광기에서 눈을 대고 보는 구멍에 카메라를 대고 촬영하면 된답니다.

저는 DSLR을 사용했답니다.
DSLR은 조리개와 셔터속도를 수동으로 설정할 수 있어서 좀더 정확한 결과를 얻을 수 있답니다.

DSLR이 없다면, 컴팩트 디지털 카메라나 휴대폰 카메라로도 찍어보세요.
분광기가 렌즈에서 떨어지지 않게 밀착하여 붙였답니다.
분광기 틈새에 검은색 절연 테이프를 붙여서 불필요한 빛이 새어 들어가는 것을 막았습니다.

분광기를 보는 구멍을 제외한 나머지 렌즈 부분도 종이로 막았답니다.
뷰파인더를 보고 눈금이 정 중앙에 오도록 잘 조절해 주셔야 합니다.
이렇게 하면 스펙트럼 촬영 준비가 끝나게 됩니다.

다음 시간에 태양 빛을 찍은 과정을 보여드릴게요!

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이게 완성된 모습이예요!

우주를 배경으로 한 미래 지향적인 디자인이 아주 멋지네요.
빛의 파장에 따른 영역들이나 불꽃 반응시에 나타나는 스펙트럼의 예도 겉면에 그려져 있으니 많은 참고가 될것 같네요.

<뉴턴 분광기의 활용>
1. 태양빛을 관찰해보세요.
분광기를 통해 태양빛을 보면 어떨까요?
프리즘을 통과한것 처럼 일곱빛깔 무지개 색(연속 스펙트럼)이 나타날까요?

2. 형광등을 관찰해보세요.
주위에서 쉽게 접할 수 있는 빛인 형광등을 분광기를 통해 보면 어떨까요?
태양빛을 볼때 처럼 일곱 빛깔 무지개 색(연속 스펙트럼)이 나타날까요?
아니면, 간격을 두고 따로따로 떨어진 색(선 스펙트럼)이 나타날까요?

3. 불꽃 반응을 관찰해보세요. (중학교 3학년 과학)
각종 금속염을 태워서 나타나는 불빛들은 금속의 종류에 따라 다르다고 합니다.
실제로 그런지 관찰해 보세요!

<뉴턴 분광기의 장점>
1. 가격이 저렴해요.
플라스틱이나 프리즘이 아닌 종이와 회절필름을 사용했기 때문에 가격이 저렴합니다.
불꽃 반응 관찰 실험시에 1 학생당 1 분광기를 가지고 모두가 실험에 참여하고, 관찰할 수 있습니다.

2. 쉬워요.
전개도가 미리 잘려져 있기 때문에 뜯어서 만들 수 있습니다.
끼워 맞추는 방식으로 만들기 쉽습니다.

3. 가격대비 성능비가 우수해요.
저렴한 가격에 우수한 성능을 가지고 있습니다.
디지털 카메라로 스펙트럼을 찍어서 관찰해 보세요.
놀라운 관찰 결과를 얻을 수 있습니다.

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