🔍 굴절률과 분산도란?

 

---

🔍 굴절률과 분산도란?

— 반짝임과 무지갯빛의 과학 ✨🌈

우리 눈에 들어오는 유리, 크리스탈, 보석의 반짝임은 단순한 '깨끗함' 때문이 아닙니다.
그 비밀은 바로 ‘굴절률’과 ‘분산도’라는 광학적 특성에 숨어 있어요!
이 두 가지가 얼마나 중요한지, 간단하게 정리해볼게요.

---

📌 굴절률 (Refractive Index)

"빛이 꺾이는 정도"를 나타내는 수치예요.

 

💡 정의:
빛이 공기에서 어떤 물질로 들어갈 때, 속도가 느려지고 방향이 꺾이는데,
이 꺾이는 정도를 나타낸 것이 바로 굴절률입니다.

 

✅ 굴절률이 높을수록

• 빛이 더 많이 꺾입니다
• 내부 반사가 증가합니다
• 결과적으로더 강한 반짝임(Brilliance)을 만들죠!

📌 예시:

• 일반 유리: 1.5
• 크리스탈 유리: 1.54 ~ 1.7
• 다이아몬드: 2.42 💥

---

🌈 분산도 (Dispersion)

"빛이 무지갯빛으로 쪼개지는 정도"를 나타내요.

 

💡 정의

• 백색광이 다양한 파장(색깔)으로 나뉘는 정도 = 빛이 물질을 통과할 때, 파장별로 굴절률이 다르게 나타나는 정도
• 한 줄기 흰빛이 얼마나 빨주노초파남보로 나눠지느냐의 수치 = 빨간빛과 보라빛의 굴정 차이가 얼마나 큰가

✅ 분산도가 높다 = 빛이 쪼개지는 각이 크다

• 대부분의 재질에서 굴절률은 파장이 짧은수록 더 높습니다.
• 즉, 보라색 빛은 더 많이 꺽이고, 빨간색 빛은 덜 꺽입니다.
• 분산도가 높을수록 빛이 더 화려하게 분리되어 무지갯빛 효과(Rainbow-like fire)가 커짐
• 컷팅된 면에서 반사되는 색감이 풍부해지고 생동감 있는 반짝임이 생겨요

분산도 낮음 (예: 일반 유리)	분산도 높음 (예: 다이아몬드)
색깔이 거의 안 나눠짐	빨주노초파남보 확실히 갈라짐
흰빛 그대로 나감	내부에서 프리즘처럼 색 나눔
반짝임 적음	반짝임 + 무지갯빛 터짐

🧮 분산도 계산 공식

가장 일반적인 계산 방법은 아베수(Abbe number, Vd)라는 개념을 쓰며, 분산도는 아베수의 역수에 비례합니다.

분산도는 단위가 없습니다. 무차원 수치로 단순히 수치로 크기만 비교합니다.

 

🔬 측정 방법 요약

방법	설명
굴절률 측정 장비 사용	특정 파장에서 굴절률 측정 (예: Abbe 굴절계, 스펙트로미터)
아베수 계산 후 역수화	아베수를 통해 상대 분산도 계산
실험 광원	C선(656.3nm), D선(587.6nm), F선(486.1nm) 같은 표준 파장을 사용

 

📎 예시

재질	nC (빨간)	nD (노란)	nF (파란)	아베수 (Vd)	분산도 (대략)
BK7 유리	1.514	1.517	1.522	약 64	0.0156
크리스탈 유리	1.540	1.545	1.555	약 50	0.020
다이아몬드	2.407	2.417	2.451	약 25	0.044

---

🧠 요약하면?

굴절률이 높을수록 ➡️ 빛이 더 많이 꺽여 내부 반사가 증가 ➡️ Brilliance(광휘) 상승

분산도가 높을수록 ➡️ 빛이 더 많이 나뉨 ➡️ 무지갯빛 효과(Rainbow-like fire) 증가

---

⁉️두 재질간 분산도가 두 배 차이난다면 분산되는 실제 각도(빨강과 보라)가 2배 차이나는가?

각도 차이가  두 배가 되진 않는다. 

굴절 각도는 굴절률과 입사각에 따라 비선형적으로 변하기 때문이다.

실제 체감은 2배 이상 차이난다 보면 된다. 실제 다이아몬드(0.044)와 일반 유리(0.018)는 수치상 약 2.4배 차이나지만 실 제품에서는 그 이상 체감된다.

제품에서는 단면 컷팅이 많아 질수록, 빛이 여러 번 내부 반사할 수록, 반사면이 많을 수록 분산의 효과과 누적되어 기하급수적으로 증폭되기 때문이다.

---