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분산 (Dispersion) 과 빛 속도

양된백성 2025. 5. 19. 10:50

빛의 속도는 절대값인데 어떤 빛은 빠르고 어떤 빛은 느릴 수 있는가(빛의 속도 = 약 30만 km/s )?
 


🌊 "파도"로 생각해보자

빛은 파도처럼 움직이니까,
빛을 파도가 달리는 모습으로 상상해보자.

  • 🟥 긴 파장(예: 빨간빛) = 긴 파도 = 다리 긴 사람
  • 🟦 짧은 파장(예: 파란빛) = 짧은 파도 = 다리 짧은 사람

✅ 1. 진공(우주)에서는? → 모두 똑같이 빠름

  • 빛의 속도는 항상 약 30만 km/s
  • **모든 색(파장)**이 똑같은 속도로 달려!
    즉, 빨간빛이든 파란빛이든 똑같이 도착해.

✅ 이럴 땐 분산이 없다고 해.


❌ 2. 유리, 물, 광섬유 속에서는? → 파장마다 속도가 다름

이제 파도를 **좁은 굴(광섬유나 유리)**에 집어넣어 보자.

  • 어떤 파장은 더 많이 휘고, 더 느려져.
  • 어떤 파장은 덜 휘고, 더 빨라.

이게 바로 **분산 (dispersion)**이야!

즉,

짧은 파장 (450nm)파란빛더 많이 휘고, 더 느려짐
긴 파장 (1550nm)빨간빛/통신용덜 휘고, 더 빨리 감

파장 색 속도 차이
빛의 색깔(=파장)이 다르면 속도가 달라지기 때문에,
처음엔 같이 출발해도 나중엔 도착 시간이 어긋나!
그래서 신호가 겹치고 흐려져.


📦 예를 들어볼게

🎯 상상: 광섬유 안에 "빨강, 초록, 파랑" 빛을 동시에 넣었어!

| 시작 | 🟥 🟩 🟦 |
| 도착 | 🟥 🟩 🟦 ← 각자 속도가 달라 도착 시간이 어긋남
→ 이렇게 되면 신호가 "번짐"
→ 이걸 **분산(dispersion)**이라고 해!


✅ 한 줄 요약

분산은 같이 출발한 색깔 빛들이,
물질 안에서 속도가 조금씩 달라져서
도착할 때 서로 어긋나는 현상이야!


📘 그리고 이걸 보정하려면?
DCF(Dispersion Compensation Fiber) 같은 장비를 써서,
느리게 도착한 놈은 당겨주고, 빠르게 온 놈은 늦춰줘서 다시 줄 세워주는 것이야.


더 궁금해? 그림으로 정리해줄 수도 있어! 😊