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이 동영상에서는 백색광과 색의 관계를 알아보기 위해 이 편지에서 보듯이 1671 영국 학술원에 공개된 뉴턴의 프리즘 실험의 일부를 재연해 보겠습니다.

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뉴턴이 당시 실험을 진행했을때는 백색광은 빛의 한가지 색이고 다른 색의 빛들은 백색광을 통해 만들수 있다는 이론을 대부분의 사람들이 믿고 있었습니다.

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이 이론을 믿는다면 이 빨간 플라스틱은 백색광을 빨간색의 빛으로 바꾸는 역할을 하죠.

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당시의 사람들은 빛이 2개의 물체의 영역에서 하는 행동에 대한 지식도 있었습니다. 예를 들자면 평평한 면에서는 빛의 각도의 비가 항상 일정합니다.

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우리는 이것이 스넬의 법칙 중 하나인 것을 압니다. 이 법칙에서 빛의 굴절하는 비가 정반대에서 빛이 굴절하는 비와 같고 이것은 물체의 굴절률의 차이에 따라 달라집니다.

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빛이 그 물체를 얼마나 빠르게 통과하는지는 굴절율에 상관이 없습니다.

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이 사실을 통해 우리는 평평한 면에서 빛이 어떻게 되는지 추측해 볼수 있습니다.

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또한 세모난 프리즈 같은 경우에도 기하학과 각도를 잘 따져서 빛이 통과할 때 어떻게 되는지 알 수 있습니다.

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뉴턴은 망원경을 위한 렌즈를 디자인하다가 스펙트럼 7색의 현상에 대해 조사해 보길 했답니다.

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스펙트럼의 7색은 백색광이 프리즘을 통과할 때 나오는 색들입니다.

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이제 여러분이 백색광을 삼각형 모양의 프리즘에 통과 시켜서 나오는 색들을 보았더니 예상한데로 무지개가 생겼습니다.

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그러나 뉴턴은 무지개를 보고 색들의 간격이 기하학의 형태와 굴절의 비의 법칙을 따랐을 때와 달리 너무 컸다는 것을 알게 되었습니다.

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그래서 우리는 몇가지의 실험을 해보았습니다. 저희는 각각의 색들을 스펙트럼에서 분리 시켜 또 다른 프리즘들을 통과 시킨 결과 스펙트럼의 색들은 서로 자기만의 색을 가지며 각자의 굴절률도 있다는 것을 알게 되었습니다.

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이것은 뉴턴에게 백색광은 사실 흰색을 가진 빛이 아니라 스펙트럼의 색들을 함친 빛이고 프리즘은 그 색들을 분리시켜주는 역할을 한다는 것을 알려주었습니다.

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이것은 흥미로운 결론이지만 아직은 프리즘이 있어야 설명이 가능하여 실질적으로는 무엇을 증명하기에는 부족합니다.

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그래서 우리에가 알아내야 하는 것은 백색광에서 스펙트럼의 색들을 프리즘 없이 분리시켜야하는 방법입니다.

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이 종이의 마지막에 뉴턴은 똑같은 실험에서 렌즈를 추가하여 다시 실험해 보라고 권유를 합니다.

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우리는 다시 스크린은 렌즈에 가까운 거리에 두고 똑같은 스펙트럼을 보게 됩니다. 이 부분에는 빛이 렌즈를 통과하는 곳이고 그 위에는 렌즈를 통과 하지 않은 빛입니다.

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스크린이 렌즈에서 부터 멀어지면서 색들은 점점 겹쳐지는 것을 알 수 있고 결국 한 줄기의 백색광으로 뭉쳐집니다.

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스크린을 계속 움직이면 우리는 같은 스펙트럼이지만 반대로 보실 수가 있습니다.

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계속 스크린을 움직여도 색상의 변화는 없고 색들이 설 겹치는 것만 볼 수 있습니다. 결론적으로 보았을때 우리는 백색광을 보며 하얀색의 빛을 본다고 생각하지만 사실은 백색광은 스펙트럼의 색들이 합쳐진 빛입니다.

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이제 생각해보니 백색광을 볼려면 모든 색의 빛이 필요한 것은 아닙니다. TV 스크린이나 컴퓨터 스크린을 볼 때 우리가 흰색으로 보는 것은 여러가지의 색이 합쳐진 것입니다.

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그러나 우리의 목적은 처음 스펙트럼의 색들의 합을 보는 것입니다.

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꽤나 흥미로운 사실이였습니다. 우리는 스펙트럼을 만들고 다시 렌즈를 이용해 백색광을 만들었습니다.

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그러나 이 실험에서 백색광은 정확히 한 지점에만 생깁니다. 스크린이 렌즈에서 부터 가까워지거나 멀어지게 된다면 백색광은 사라지고 스펙트럼이 생깁니다.

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과연 처음 들어온 백색광 처럼 다시 만드는 법은 없을까요?

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만들 수는 있습니다. 그러나 그 과정이 생각보다 힘듭니다.

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여러가지의 책들에서는 이 과정을 프리즘 두개를 사용해 빛을 통과 시키는 것을 그립니다. 이것은 마치 백색광이 나오는 듯 하지만 그렇지 않습니다. 백색광의 스펙트럼이 나올 시간이 부족했던 것 입니다.

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우리의 눈에서는 마치 백색광 처럼 보이지만 사실 아주 정교하고 정확한 기구로 측정을해보시면 아니라는 것을 아실수 있습니다. 우리의 눈으로만 보실려면 프리즘을 더 멀리 두시면 보실수 있습니다.

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여기서는 확실히 색이 보입니다.

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정말로 여러분들이 스펙트럼에서 백색광을 만드시고 싶으시다면 뉴턴의 광학에서 나온 방법들 중 1권 마지막 실험의 방법을 사용하시면 됩니다.

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프리즘에서 시작합니다. 렌즈를 시스템에 추가합니다. 이 렌즈는 렌즈의 초점의 약 2배 되는 위치에 설치를 해야합니다.

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렌즈에서 떨어진 지점에 또 다른 프리즘을 설치하겠습니다. 이 거리 또한 초점의 약 2배 되는 위치에 설치합니다. 프리즘을 조정하게 되면 백색광을 보실 수 있습니다.

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사실은 이 실험에서 더 큰 초점의 렌즈를 사용하고 더 넓은 시스템을 만드셔야 백색광을 잘 보실 수 있습니다. 그러나 이 동영상에서는 이 시스템으로 는 충분하다고 생각합니다.

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이 영상을 끝까지 시청해주셔서 감사합니다. 이 실험이 재미있으셨다면 뉴턴의 광학 실험들에 대해 더 알아 볼 수 있는 2가지의 방법들을 제가 소개하고자 합니다.

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한가지는 Gutenberg 프로젝트입니다. 여기서는 뉴턴의 광학에 대한 책을 찾으실 수 있습니다. 또 한가지는 뉴턴의 실험입니다 여기서는 뉴턴에 대한 자료를 찾아보실 수 있습니다.