7 보석의 광학적 특성 7..2 빛의 성질

[백산]

보석교육 프로젝트 - 보석의 광학적 특성 - 빛의 성질

출처:  Gemology Project   소스: EK 이페어케이 플러스

보석의 아름다움은 거의 전적으로 빛과 상호 작용하는 방식에 달려 있습니다. 

다이아몬드의 불 그리고 단백석에 있는 색깔의 놀이는 다만 2개의 보기이다.

과학자들은 빛이 전달되는 방식을 설명하기 위해 두 가지 다른 이론을 인정합니다.

전자기파 이론

양자 이론

두 이론 모두 보석의 색상 원인을 이해할 수 있도록 배우는 것이 중요합니다.

파동 이론

기초의
네덜란드 과학자 크리스티안 호이겐스(Christian Huygens, 1629-1695)가 개발하고 나중에 다른 사람들이 탐구한 이 이론은 빛이 파동 운동으로 이동하는 에너지의 한 형태라고 말합니다.

그림 \(\PageIndex{1}\): 횡단광

빛의 파동 운동은 광원에서 모든 방향으로 이동합니다. 

이는 물 웅덩이에 벽돌을 던졌을 때 일어나는 일과 비교할 수 있습니다: 

수면이 진동하기 시작하고 이러한 진동은 횡단파를 일으킵니다. 

횡파는 파동이 전파되는 방향에 수직인 방향(예: 위아래)으로 진동합니다.

참고 : 빛은 볼 수 없지만 색상은 볼 수 있습니다. 이것은 흡수로 인해 발생합니다.

그림 \(\PageIndex{2}\): 파장과 진폭

빛의 파장과 색 사이에는 관계가 있으며, 이는 우리가 전자기 스펙트럼이라고 부르는 것으로 설명됩니다. 

적색광은 740nm에서 625nm 사이의 파장으로, 청색광은 약 420nm에서 380nm 사이의 파장으로 이동합니다.

파장은 나노미터(nm)로 측정되며, 이는 10억분의 1미터입니다. 

(이전 측정 단위는 10nm에 해당하는 Ångström이지만 이 단위는 더 이상 사용되지 않습니다.)

파동의 진폭은 색상의 강도를 정의합니다. 

진폭이 높을수록 색상이 더 강렬해집니다. 파동에 진폭이 거의 없으면 색상이 거의 완전히 검은 색이됩니다.

양자 이론

기초의

이 이론은 막스 플랑크와 알버트 아인슈타인에 의해 개발되었습니다. 

빛 에너지는 "양자"(나중에 "광자"로 알려짐)라고 하는 작고 불연속적인 

양으로만 흡수되고 방출될 수 있다고 명시되어 있습니다. 

이 이론은 보석의 특정 색상 원인과 형광 현상을 설명하는 데 사용됩니다.

형광은 보석과 같은 물질에 의해 방출되는 파장보다 짧은 파장의 에너지에 의해 

조사될 때 가시광선이 방출되는 것입니다. 

일부 루비는 자외선에 노출되면 빨갛게 달궈진 석탄처럼 빛날 수 있습니다.

그림 \(\PageIndex{3}\): 작은 패키지("양자")로 이동하는 광자(빛 에너지)

이 이론은 보석의 색의 원인을 설명할 때 매우 중요한데, 이는 주로 

(광자로부터의) 에너지 흡수와 그 에너지의 방출로 인한 것입니다.

이미지는 광자가 일정한 진폭과 주파수를 갖는 것처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않다는 것을 보여줍니다. 

보석학적인 관점에서 볼 때, 우리는 그렇다고 가정합니다.

아인슈타인은 양자 이론을 좋아하지 않았지만 그의 유명한 방정식으로 양자 이론의 창시자였습니다.

E =     hf            (7.2.1)
여기서 E = 에너지, h = 플랑크 상수, f = 주파수입니다.

그가 노벨 물리학상(1921년)을 수상한 것은 주로 이것 때문이었지, 

상대성 이론 때문이 아니었다.

전자기 스펙트럼

기초의

그림 \(\PageIndex{4}\): 전자기 스펙트럼

전자기 스펙트럼은 가장 긴 전파부터 지속적으로 짧아지는 파장, 적외선, 가시광선, 

자외선 및 X선에 이르기까지 전체 파장 범위로 구성됩니다.

그리고 마지막으로 가장 짧은 파동인 우주선입니다.

가시광선 스펙트럼의 7가지 색상은 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색 및 

보라색입니다. 

이 모든 색상이 혼합되면 "백색광"이라고 부르는 것을 볼 수 있습니다. 

색이 전혀 없을 때는 검은색이 보입니다.

적외선은 반사율 측정기에서 식별 보조 수단으로 사용됩니다. 

가시광선은 보석의 색상과 아름다움을 드러냅니다. 

자외선은 형광 효과를 일으킬 수 있습니다. 

X선은 또한 형광을 생성할 수 있으며 색상 변경에 사용될 수 있으며 다양한 

유형의 진주를 구별할 수 있도록 할 수 있습니다. 

감마선은 특정 보석의 색상을 변경하는 데 사용될 수 있습니다.