편광이란?

편광 [ 偏光 , polarized light ] 요약 빛의 진동면, 즉 전기장과 자기장의 방향이 항상 일정한 평면에 한정되어 있는 빛. 본문 이것에 대하여 광원으로부터의 직사광선처럼, 진동방향과 세기가 불규칙적으로 변화하면서 평균적으로는 어느 방향에서 같은 세기를 가지고, 진동면이 빛의 진행방향에 대칭인 빛을 자연광(自然光)이라 한다. 또 자연광과 편광이 섞인 빛을 부분편광이라 하며, 이에 대해 진동면이 일정한 편광을 완전편광 또는 직선(평면)편광이라 한다. 이러한 자연광과 편광은 직접 보아서는 구별할 수 없으나, 특정한 진동면을 가진 빛만을 통과시키는 필터(偏光子)를 통과시키면 편광은 필터의 회전에 수반하여 투과광(透過光)의 밝기가 변하므로, 필터의 회전에 관계없이 항상 같은 밝기를 가지는 자연광과 다르다는 것을 알 수 있다. 1809년 E.L.말뤼스는 평평한 면에서의 반사광이 편광성을 가진다는 것을 창유리에서 반사된 저녁 햇빛을 방해석(方解石)을 통해 보다가 발견하였다. 1. 발생 편광의 발생양식은 다음과 같다. ① 반사 ·굴절:유리나 수면, 또는 도료를 칠한 면 등 비금속의 평활한 면에서 반사(反射)나 굴절(屈折)을 한 빛은 부분편광이 되며, 특히 빛이 어떤 각도로 입사하였을 때는 반사광이 직선편광이 된다. 이 특정한 각을 그 면의 브루스터각(角) 또는 편광각이라 하며, 이것을θ로 나타내면 반사면 물질의 굴절률 n과의 사이에 tan θ=n이라는 관계가 성립한다. 이것이 브루스터의 법칙이다. 이에 대하여 굴절광은 항상 반사광과는 수직인 방향으로 진동면(또는 편광면)을 가지는 편광을 포함하는데, 어떤 경우에도 직선편광이 되지 못한다. 평면유리를 몇 장 겹친 것에 편광각으로 빛을 입사시키면, 직선편광이 반사될 때마다 투과광이 반사광과 수직인 편광면을 가진 직선편광에 가까워진다. 이 현상을 이용하여 직선편광을 얻는 장치로 오래 전부터 알려진 유리퇴(堆)라는 것이 있다. 또 면에 의한 반사는 아니지만, 대기 중의 많은 미립자에 의한 산란광(散亂光)도 부분적으로 편광하며, 특히 맑은 날 하늘로부터 오는 빛은 뚜렷한 편광성을 지닌다. ② 복굴절(複屈折):결정 등 복굴절성 물질 속의 빛은 속도가 다른 2개의 굴절광으로 나뉘어 진행되는데, 이들은 서로 수직인 편광면을 가진 직선편광이 된다. 따라서 적당한 방법으로 한 쪽 굴절광을 없애면 직선편광이 얻어진다. 방해석을 사용한 편광프리즘(니콜프리즘)이나 전기석판 등은 이 방법에 의하여 만들어진 편광자이다. 앞의 것은 방해석을 붙인 캐나다발삼층으로 한쪽 굴절광을 반사시키며, 나중 것은 한 쪽 굴절광을 많이 흡수하므로 투과광이 직선편광이 되며, 특정한 편광면을 가지는 편광만을 통과시키는 검광자(檢光子)로 사용할 수 있다. 다만 방해석이나 전기석은 얻을 수 있는 결정의 크기에 한도가 있으며, 특히 전기석은 착색이 강하여 정밀한 실험에는 적합하지 않다. 따라서 전기석과 마찬가지로 한쪽 굴절광을 강하게 흡수하는 미결정(微結晶)을 특수한 방법으로 기판 위에 일정한 방향으로 배열시킨 인조필터도 사용된다. 2. 회전편광 복굴절성 물질의 광축(光軸)에 수직으로 편광자를 지난 빛을 통과시키면 서로 수직인 편광면을 가진 직선편광으로 나뉘며, 모두 굴절하지 않고 결정판을 통과한다. 그러나 둘 사이에는 물질의 두께와 각각의 빛에 대한 굴절률의 차에 의하여 결정되는 광로차(光路差)가 생기므로 물질을 나와서 어떤 위상차를 가지고 합성된다. 이때 두 빛의 위상차(位相差)가 π라면 합성된 빛은 직선편광이 되는데, 그 이외의 위상차를 가질 때는 빛의 진행방향에 수직인 면 내를 전기장(또는 자기장)이 타원(위상차 π/4인 때는 원)을 그리며 도는 특수한 편광이 된다. 이런 빛을 회전편광(타원편광 ·원편광)이라 한다. 또 이렇게 결정을 통과한 빛을 다시 한 장의 편광판(검광자)을 지나게 하면 검광자의 편광판과 파장에 대응한 간섭색(干涉色)을 볼 수 있다. 이것을 색편광(色偏光)이라 하며, 착색방식은 빛이 투과된 부분의 비등방성(非等方性)에 기초하는 광로차에 따르므로 이것을 기초로 그 물질의 구조를 추정할 수 있다. 편광현미경에 의한 광물이나 결정의 검안은 이것을 이용하고 있다. 타원편광은 직선편광이 강력한 자극으로부터 반사될 때에도 발생한다. 이 현상은 1877년 J.커에 의하여 발견된 것으로, 자기적 커효과라고 한다. 3. 광회전성 어떤 종의 결정, 예를 들면 수정에 직선편광을 통과시키면 그 편광면을 바꾸는 성질을 가진다. 이것을 광회전성이라 하며 광회전성을 가지는 물질을 광학적 활성체(活性體)라 한다. 액체에서도 각종 당류(糖類)를 함유하는 용액은 이런 종류의 광학적 활성을 가지며, 그 회전각은 빛이 지나간 액체의 두께와 액체의 농도에 비례하므로, 편광면의 회전으로부터 액체 속의 당량을 알 수 있다. 이원리를 이용한 것이 검당계(檢糖計)이다. 일반적으로 광회전은 광학적 활성체를 통과할 때, 직선편광이 우회전인 원편광과 좌회전인 원편광으로 분해되어, 그때 두 가지에 대한 물질의 굴절률의 차이로부터 물질을 통과하고 나서 위상차가 생기며, 그에 대응하여 두 원편광의 진동 위상이 일치하는 방향이 어긋나 편광면이 회전하는 것으로 해석된다. 이 현상은 자기장 속에 놓인 등방성 물질(액체 ·기체를 포함한다)에 직선편광을 통과시킬 때도 일어나며, 이 경우의 편광면의 회전각 θ는 자기장의 세기 H와 빛의 통과거리 l에 비례하며, θ= Hγ(γ는 베르데의 상수라고 하는 비례상수)이라는 관계가 성립된다. 이 현상은 1845년 M.패러데이가 발견하여 패러데이효과라고 한다. 4. 이용 검당계에 의한 당의 정량(定量), 광탄성(光彈性)에 의한 변형력시험 또는 편광현미경, 유리 내부의 변형검사 등 공업계측에도 이용된다. 편광필터에 의한 수면이나 유리의 반대편 물체의 관찰과 촬영, 편광으로 투영한 2개 화면을 편광안경에 의해 좌우 따로따로 보는 입체영화 등에도 이용된다. 네이버 백과사전에서 쓸쩍 복사를... -ㅅ-;;