무지개를 어떻게 볼 것인가?

무지개를 어떻게 볼 것인가?


색깔이란


모든 빛깔을 혼합하면 백색광이 된다는 것은 이미 알고 있다. 그런데 빨간색, 초록색, 푸른색만으로도 백색광이 된다는 것은 흥미로운 사실이다. 그러나 이 색깔이라는 것은 우리 눈과 뇌가 만들어낸 것이다. 즉, 실제 색깔이라는 것이 우리의 인식과 별개로 그런 색깔로 존재하는 것이 아니라, 우리 눈이 물체에서 반사되어 눈으로 들어온 태양빛의 진동수를 분석하여 색깔을 부여하는 것이란 뜻이다. 

그리고 우리 눈이 볼 수 있는 빛은 특정 진동수 영역에 있는 ‘가시광선’이다. 가시광선(可視光線, 문화어: 보임광선)은 사람의 눈에 보이는 전자기파의 영역이다. 개인별로 가시광선 범위의 차이가 존재하지만 보통의 인간의 눈은 400에서 700 nm까지의 범위를 감지한다. 최대 380에서 800 nm까지를 감지하는 사람이 있다고 한다(수소 스펙트럼의 범위는 90nm에서 15000nm의 범위를 갖는다(단파장 자외선 ~ 가시광선 ~ 마이크로파).). 이 중 가시광선 범위는 360nm에서 820nm까지의 범위를 갖는다(가시광선에 가장 근접한 자외선 ~ 가시광선 ~ 가시광선에 가장 근접한 적외선). 태양 복사 에너지가 가시광선, 적외선, 자외선 등이 있는데, 가시광선을 가장 많이 방출한다. (출처:위키백과)

▼ 스펙트럼 색깔

이와 같은 색깔의 스펙트럼을 잘 보여주는 것이 무지개이다. 무지개는 비온 다음 공기 중의 물방울이 가시광선을 파장에 따라 각각 다르게 굴절시키면서 나타나는 스펙트럼이다. 우리가 초등학교 때 과학시간에 보았던 프리즘실험이 같은 현상이다. 프리즘 효과는 아이작 뉴턴이 처음 이론화하였다.

원추세포의 역할

눈 속의 망막에는 세 가지 유형의 원추세포가 있어 색깔을 인지한다. 세 영역 중 가장 낮은 진동수에 민감한 원추세포는 빨간색을, 고진동수의 빛에 민감한 원추세포는 푸른색을, 중간영역의 진동수에 민감한 원추세포는 초록색을 감지한다. 세 가지 원추세포가 똑같이 자극받으면 우리 눈은 흰색을 보게 된다. 세 원추세포의 자극 정도에 따라 우리 눈은 다양한 색을 볼 수 있다. 바로 이 세가지 색깔, 즉 빨간색, 초록색, 푸른색을 합성원색이라고 부르는데, 흔히 RGB라고 부르는 색깔들이 이것이다. 무지개의 색깔이 다양한 것은 자외선과 적외선 사이의 가시광선의 다양한 진동수들이 세 원추세포의 자극 정도를 다르게 하여 우리 눈에 다양한 색깔이 보이게 하기 때문이다. 아래는 각각의 원추세포가 민감하게 반응하는 파장(진동수)을 나타낸 그래프이다.(출처:위키백과)

▼ 세가지 원추세포가 감지하는 빛의 파장영역

무지개색은 당연히 ‘빨주노초파남보’로 알고 있는데, 여기서 일곱가지 색깔이라는 것도 사실 잘 생각해보면 꼭 그러한 필연성이 있는 것은 아니다. 우리는 흔히 무지개를 위 그림처럼 나타내는 것이 일반적이지만, 실제 무지개를 자세히 보면 무지개색은 위로부터 빨간색에서 녹색을 거쳐 파란색으로 향하는 점짐적인 변화를 보일 뿐이다. 

(그런데 왜 굳이 무지개를 일곱가지 색깔로 정한 것일까? 그것은 기독교의 전통을 따라 일곱가지 색깔로 정했다는(일주일이 7일인 것처럼) 것이 정설인 듯 하다.)

원추세포에 대한 보다 자세한 설명은 위키백과 참조 : http://ko.wikipedia.org/wiki/원추세포

망막에 ‘녹색’빛을 감지하는 원추세포가 없다면?

그럼 만약 우리 망막에 있는 원추세포 중 ‘녹색’ 빛을 감지하는 원추세포가 없다면 우리 눈은 무지개색을 어떻게 볼까?

합성원색 중 두 색깔을 합치면 다음의 색깔이 된다.
빨간색 + 푸른색 = 자홍색
빨간색 + 초록색 = 노란색
푸른색 + 초록색 = 청록색
여기서 자홍색, 노란색, 청록색은 각각 초록색, 푸른색, 빨간색을 만나면 결국 합성원색 3가지가 모두 만나면 흰색이 된다. 이렇게 자홍색, 노란색, 청록색을 초록색, 푸른색, 빨간색의 보색이라고 부른다.
결국 우리 눈에 녹색 빛을 감지하는 원추세포가 없다면 우리 눈은 빨간색과 푸른색만 보게 될 것이고, 빨간색과 푸른색이 만나 만드는 자홍색을 볼 수 있을 것이다. 즉, ‘빨주노초파남보’가 아니라, ‘빨자파남보’ 혹은 ‘빨자파’ 이런 색깔을 보게 되지 않을까 생각한다.

만약 이와 같은 결과가 참이라면 녹색 원추세포를 가진 사람은 새싹이 돋는 모습을 볼 수 없을테니 큰 행복을 잃는 것이나 다름없을 것이다.

2014.04.03.(목)