빛의 특성과 색

조명공학협외(IES)에 따르면 빛은 누의 망막을 자극하여 시각을 발생시키는 복사에너지이다라고 말했습니다. 전자파 전체의 스펙트럼은 길이가 약 10^-15m 에서 10^4m에 이르는 복사에너지의 파장으로 이루어져 있습니다. 이처럼 광범위하기 때문에 여기에는 우주선, 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 레이더 FM, TV 및 라디오 방송파, 송전 등이 포함됩니다.

 

 

가시광선의 경우 범위는 380nm ~ 780nm정도 됩니다. 빛은 복사에너지의 가시부분이라고 할 수 있습니다. 따라서 순수하게 물리적이거나 심리적이라기보다는 기본적으로 심리 물리적 성질을 가진 것입니다.

 

색

 

가시스펙트럼 파장의 변동에 따라 색의 지각이 달라지는데, 보라색(400nm 부근), 파란색(450nm 부근), 주황(600nm 부근), 빨강(700nm 부근) 등으로 배합되어 있습니다. 눈은 주변 조도(ambient luminance)가 약 3cd/m^2이 아니면 실제로 색을 볼 수 없습니다. 

 

귀가 모든 주파수의 음에 동등하게 반응하지 못하는 것과 마찬가지로 눈도 모든 파장의 빛에 동등하게 반응하지 않습니다. 그러나 귀와달리 눈은 감각기능이 다른 두 가지 기본 감각수용기인 간상체와 원추체로 되어있습니다. 조명 수준이 높으면 간상체와 원추체가 모두 기능을 하며 눈은 파장이 550nm 부근(녹색)인 빛에 가장 민감하게 반응합니다. 그러나 조명 수준이 떨어지면 원추체의 기능이 멈추고 간상체가 보는 일을 맡으며 눈은 500nm 부근의 파장(청록)에 가장 민감하게 반응합니다. 이처럼 명소 시에서 암소 시로의 감도의 변화를 Purkinje 효과라고 합니다. 이 효과를 응용한 것이 야간에 과녁을 잘 보이게 하기 위해 청록색으로 만든 것이 있습니다. 

 

빛은 두가지 광원에서 나옵니다. 이는 백열체(태양, 발광체, 불꽃 등 열원)와 형광체(우리에게 빛을 반사하는 것으로 환경 중에 보는 물체)입니다. 모든 파장을 거의 같은 비율로 가진 열원을 백광이라고 합니다. 발열체와 같은 광원의 스펙트럼은 대부분의 파장을 포함하지만 스펙트럼 영역에 따라 에너지가 달라집니다. 이러한 차이 때문에 빛이 노랗거나 빨갛거나 파랗게 보일 수 있습니다. 정오의 햇빛의 색온도는 5500k입니다. 이보다 온도가 낮으면 보다 붉게 보이며 이보다 높으면 보다 파랗게 보이게 됩니다. 색온도는 광원의 색깔만을 규정하는 것이며 빛의 실제 스펙트럼 조성을 규정하는 것은 아닙니다. 스펙트럼 조성이 상이하더라도 같은 색깔이 될 수 있지만 이를 비추는 표면에서 생기는 색은 다를 수 있습니다. 따라서 색온도는 광원으로 물체를 비출 때, 색의 관점에서 물체가 어떻게 보일 것인가에 대한 불완전하고 신뢰성이 없는 지표입니다. 그러나 색온도는 백열광이나 형광처럼 비슷한 종류의 광원의 색깔을 비교하는 데는 가치가 있습니다.

 

열원의 빛을 물체에 비추면 특정 파장의 조합을 물체가 흡수합니다. 이때 반사되는 빛은 광원의 스펙트럼 특성과 물체의 스펙트럼 흡수 특성의 상호작용 효과입니다. 백광중에서 채색 물체를 보면 자연색으로 보입니다. 한 가지 예로 황색 나트륨등이 비치는 주차장에서는 자기 자동차의 색깔이 달라 보여 찾기 어려울 수 있습니다. 황색 빛의 스펙트럼 조성은 자동차를 인지하는 색깔을 달라 보이게 합니다. 물체가 반사하는 빛은 세 가지로서 주파장, 휘도, 채도로 나눌 수 있습니다. 주파장은 색상, 즉 색깔에 대한 감각이 생기게 합니다. 휘도는 명도라고도 하는데 반사되는 빛의 상대적 양과 관계되는 것으로 밝기에 대한 감각이 생기게 합니다. 채도는 한 좁은 파장 범위의 우세성 또는 휘도가 같은 회색과 다른 색의 차이입니다. 채도는 순도 또는 색도라고도 합니다.