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1. 빛의 3원색
무지개 빛은 보통 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남청, 보라 7가지로 알려져 있다.
표 Ⅲ-5와 같이 빛의 색은 파장으로 나눌 수 있다. 즉, 파장이 짧을수록 보라색이 되고, 파장이 길수록 주황색이나 빨간색이 된다.
또한 빛의 속도 v=fλ이고, 진공 중에서 빛의 속도 v가 30만 km/s이므로 진동수 f 를 알면 파장 λ를 구할 수 있다. 따라서 빛의 색을 파장으로 나타내기도 한다.
빛의 색은 무지개의 7가지 색만 있는 것은 아니다
자연에는 다양한 색의 빛이 있는데, 이렇게 많은 색의 빛을 단지 3가지 색의 빛만으로 만들 수가 있다. 그것이 바로 빨강, 초록, 파랑이고, 이것을 빛의 3원색이라고 한다. RGB 3가지 색으로 만들 수 있는 또 다른색 4가지를 정리하면 다음과 같다.
▶ 빨강(R)+초록(G)=노랑(Yellow)
▶ 빨강(R)+파랑(B)=자홍 (Magenta)
▶ 파랑(B)+초록(G)=청록 (Cyan)
▶ 빨강(R)+초록(G)+파랑(B)=흰색
노란색에는 두 가지 종류가 있다. 파장이 580 nm인 노란색은 하나의 파장으로 만들어진 노란색이다. 그러나 빨간색과 초록색을 겹쳐서 만든 노란색은 노란색으로 보일뿐 하나의 파장만을 가진 노란색이 아니다. 우리 눈에서 노란색으로 느끼는 것 뿐이다.
2. 영상 장치에서의 색의 구현
RGB 3가지 색의 빛으로 청록, 자홍, 노랑과 같은 다른 색의 빛을 만들 수 있음을 알 수 있었다. 그러면TV나 모니터, 빔프로젝터와 같은 영상 장치는 어떻게 이 3가지 색을 합치는 것일까?
**컴퓨터에서의 색 밝기 조절 - 컴퓨터에서 R, G, B 각각의 밝기를 0부터 255까지 256 단계로 조절할 수 있다. 그림 Ⅲ-`45에서는 빨강(R)이 255로 가장 밝게 켜져 있고, 초록(G)이 123으로 중간 정도 밝기로 켜져 있고, 파랑(B)은 0인 상태이다.**
컴퓨터 모니터의 구조는 기본적으로 RGB의 색만을 내도록 되어 있다. 그런데 빨간색 빛과 초록색 빛만 켜지면, 이들 두 빛이 겹치면서 우리 눈에 노랗게 보이는 것이다.
그런데 모니터에서는 수만 가지의 다른 색을 나타낼 수 있다. 이러한 색은 어떻게 만들 수 있을까?
RGB의 색을 합칠 때, 각각의 색의 밝기를 다르게 합치는 것이다. 예를 들어, R와G를 가장 밝게 켜서 겹치면 노란색이 나온다. 그러나 R는 밝게 하고 G를 좀 어둡게 켜면 주황색이 나온다. 또 그림 Ⅲ-`45를 보면 빨간색을 가장 밝게 켜고, 녹색은 절반 정도의 밝기로 켜고, 파랑은 꺼서 주황색을 만든 경우이다.
3. 눈에서의 색의 인식
빨간색 빛과 초록색 빛을 합성하여 노란색 빛으로 되는 것은 실제로 진짜 노란색이 되는 것이 아니라, 우리 눈이‘노란색’으로 인지하는 것 뿐이다.
우리 눈에서는 어떻게 색을 인식하는 것일까?
그림 Ⅲ-46과 같이 우리 눈의 신경에는 명암을 감지하는 막대 세포(원통 모양)와 빛의 색을 감지하는 원뿔 세포(긴 원뿔 모양)가 있다.
막대 세포의 수는 약 1억 2천만 개이고, 원뿔 세포의 수는 약 650만 개이다.
빛에 대한 감도는 막대 세포가 원뿔 세포보다 훨씬 더 뛰어나다. 따라서 막대 세포는 주로 어두운 곳에서 잘 작동한다. 그러나 원뿔 세포는 감도가 떨어져서 색을 잘 구별하지 못한다. 그래서 어두운 극장 안에서는 사람의 옷 색깔을 잘 구별하지 못하게 된다.
그러나 오히려 밝아지면 시신경에서 신호를 전달하는 로돕신이라는 물질을 차단하여 막대 세포가 작동하지 않게 되고, 그때부터는 원뿔세포가 작동하게 된다. 빛의 색을 감지하는 원뿔 세포에는 3가지가 있는데, 각각은 빨간색 빛을 감지하는 R 원뿔 세포, 초록색 빛을 감지하는 G 원뿔 세포, 그리고 파란색 빛을 감지하는 B 원뿔 세포이다.
각각의 세포가 감지하는 빛의 파장대는 그림Ⅲ-47과 같다.
사람은 이렇게 3가지 원뿔 세포만으로도 700만 개의 색을 구별하여 인식할 수 있다고 한다. 그러나 색을 다 똑같이 감지하는 것은 아니고 특별히 더 잘 감지하는 색이 있는데, 그것은 555 nm의 녹색 계열의 빛으로 알려져 있다.
빛의 색에 대한 체계적인 관심은 뉴턴에서부터 시작되었다. 뉴턴은 1666년 프리즘으로 만든 무지개색의 빛을 다시 합쳐 백색광이 나온다는 것을 발견하였다. 그러나 뉴턴은 우리 눈에 매우 많은 감각 기관이 있어 각각의 감각 기관이 각각의 색을 감지한다고 생각하였다.
1801년 토마스 영은 RGB의 빛으로 다양한 색을 만들 수 있다고 제안하였고, 우리 눈에서 3가지 색을 감지하는 감각 기관이 있다고 제안하였다. 그 후에 헬름홀츠는 영의 가설을 받아들여 빛의 3원색 이론을 주장하였다. 그 후 오랜 시간이 지나 1964년 존스홉킨스 대학과 하버드 대학의 연구원들은 그림 Ⅲ-47과 같은 그래프와 같이 우리 눈의 감각 기관에서 3가지 색을 받아들인다는 실험 결과를 얻었다..
빛의 합성에 관련된 동영상 자료입니다. 빛의 삼원색(빨간색, 파란색, 초록색)을 이용하여 다양한 색의 그림자를 만들어 내고 있습니다.
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관련동영상 - 색깔 그림자
가장 간단히 색깔 그림자를 만드는 방법은 셀로판지를 통과하게 하는 것이다. 빛이 초록색 셀로판지와 만나서 만드는 그림자는 초록색이고, 빨간색 셀로판지와 만나서 만드는 그림자는 빨간색이다. 또 다른 방법은 여러 가지 색깔의 빛을 동시에 보내서 그림자를 만드는 것이다. 아래의 사진과 같이 3개의 손전등 앞에 각각 빨간색, 초록색, 파란색만 통과시키는 판을 댄 다음, 동시에 빛을 보내 그림자를 만들면 위치에 따라 다양한 색깔의 그림자를 볼 수 있다.
아래 그림과 같이 3가지 색깔의 빛이 각각 다른 곳에 그림자를 만들기 때문에 위치에 따라 도달하는 빛의 종류가 다르다.
점 A에는 파란색은 가려지고 빨간색과 초록색만 오기 때문에 초록색과 빨간색이 합쳐진 노란색 그림자가 생길 것이다. 또, 점 B는 빨간색만 오기 때문에 빨간색 그림자가 생길 것이다.
한편, 점 C는 모든 빛이 가려지므로 검은색 그림자가 생긴다. 같은 방법으로 점 D는 파란색 그림자, 점 E는 파란색과 초록색이 합쳐진 청록색 그림자가 생긴다는 것을 예측할 수 있다.
