적외선(赤外線, Infrared rays)이란?
적외선은 말 그대로 가시광선 영역인 적색선의 바같에 있는 전자기파를 말합니다. 그래서 과거에는 우리말로 ‘넘붉은살’이라고도 말했습니다. 자외선(紫外線)은 ‘넘보랏살’이라고도 하고요.
통상 우리가 말하는 가시광선은 파장이 적색인 656나노메터~자색(보라) 435나노메터에 이르는데 그 범위가 얼마되지 않습니다. 그러나 적외선은 적색선에서 극초단파영역에 이르기까지의 전파장을 적외선이라고 하므로 아주 범위가 큽니다. 그래서 원적외선이니 근적외선이니 영역을 나누어 부르기도하지요.
적외선은 공기를 잘 투과하므로 우주에서 날아온 빛도 지표면에 잘 도달합니다. 반면에 파장이 짧은 엑스선은 지표면에 도달하지 못하고 대기권에서 반사되므로 엑스선을 관측할려면 망원경을 대기권 바같으로 날려야하는 것이지요. 챤드라 망원경인가 하는 것이 엑스선 망원경입니다.
적외선은 ‘온도만의 함수’입니다. 즉 온도가 있으면 적외선은 나옵니다. 우리 몸에서도 안보여서 그렇지 적외선이 나오고, 어떤 물질이라도 절대 온도 이상이면 나오므로 이 우주의 어떤 물질도 적외선은 방출합니다. 적외선 카메라란 이런 온도 분포를 나타내주는 카메라입니다. 사실은 흑백인데 소프트웨어로 처리해서 컬러로 보이게하지요.
1. 적외선의 화학적 작용
적외선이 내는 진동수는 우리의 유기물 분자들의 각 원자가 가지는 진동수와 비슷합니다. 바꾸어 말하면 분자들의 진동수 대역이 모두 적외선 구역 안에 있습니다. 그래서 어떤 물질의 분자에 적외선을 비쳐주면 같은 파장(파장x진동수=광속이므로 파장이나 진동수나 같은 의미임)대에서는 흡수를 하여 그 물질을 분석할 수있는데, 이것을 ‘적외선 흡수 스펙트럼 분석법(FTIR)’이라고합니다.
몇 달전에 KBS 일요스페셜에서 이번에 노벨화학상을 받은 다나카씨 방송을 했는데, 다나카씨가 분석한 그래프를 보여주던데, 이것이 아마도 FTIR으로 보였습니다. X축에는 파장(파수)가 나오고 Y축에는 감도가 나오면서 들쭉날쭉한 직선의 산들이 그려져 있는 것입니다.
남들은 이상하게 나오는 특수한 산을 노이즈라고 판단하고 지나치기 쉬운데, 다나카씨는 놓치지 않았다는 이야기입니다. 세상이 노이즈인지 아닌지만 잘 보아도 노벨상을 받는 시대가 되었습니다. 하기사 옛날 불란스에서 꽈배기부인이란 사람이 밤에 얼라 젖준다고 부엌에 나왔다가 무엇인가 빛이 나는게 있어 이것을 라듐이라는 방사선이라고 발표해서 노벨물리학상을 받았습니다만....
2, 사진 필름에서 적외선의 역할
일반 사진 필름도 화학작용이므로, 위의 사실처럼 적외선은 화학작용이 있으므로, 적외선 작용을 받지않도록 필름 구성물질을 조성할겁니다. 만약 적외선을 촬영하려면 전용 적외선 필름을 사용하면 되지요. 따라 필름도 적외선 영역에는 영향을 받지 않아야합니다. 적외선의 영향을 받으면 가시광선 영역이 줄어들므로, 인간은 가시광선 영역에서 사물을 판단하니까 그만큼 흐릿해지던지 하겠지요. 그런데 불량 필름 비스무리한 것(예 E100S 필름)은 적색 가까이 있는 근적외선의 일부도 감광을 해주는 모양입니다. 따라서 이것은 천체사진촬영에는딱 좋은 것이지요. 그러나 대부분의 필름은 적외선(700나노메터 이상)에서는 반응하지 않도록 만들어줍니다.
3. 디지털카메라에서의 적외영역 표현
또 렌즈에서 굴절되는 적외선은 그 영역이 넓어 굴절 범위도 다양하므로 수차 범위도 클겁니다. 렌즈에서 굴절되는 비율은 전자기파의 진동수에 관계되니까요. 이러니 CCD에서 적외선의 에너지를 고려한 양자의 전하량을 감안해줘버리면 틀림없이 화질이 떨어질겁니다. 특히 온도가 높은 난로나 백열전등을 촬영시는 영 모양이 이상하겠지요. 따라서 적외 영역은 잘라내야합니다.
4. H알파선
우주 천체의 산광성운에서는 H알파선이 나오는데, 이것은 적색 부근에 있는 근적외선의 일종인 모양입니다. 지금 자료를 찾아보지는 않았습니다만. 그런데 요게 적색선을 약간 넘어가는 부근의 파장이라서, 디지털카메라의 잘라내는 기준의 품질 편차 안에 들어가는 모양입니다. 즉 카메라의 오차가 약간 큰 것은 H알파선을 잡아주고, 오차가 적은 것은 H알파선을 안잡아준다는 이야기지요. 그러므로 우리는 우짜던지 조금 불량품 디지털카메라를 만나야 산광성운 이쁘게 잘 찍을 수있다는 이야기입니다.
김영렬교수님의 니콘100이 적색에 인색한 이유도 바꾸어 보면 니콘이 그만큼 품질관리를 잘했다고도 볼 수 있지요. 천체카메라가 몇 대 팔린다고 H알파선을 고려하겠습니까.
5. 냉각 CCD
말이 길어졌지만 일반 가시광선을 촬영하는데 적외선이 들어가서 좋을 것이 전혀 없으므로, 당연히 잘라내야하는 것이지요. 그러나 냉각CCD는 천체촬영 전용이므로 800~1000 나노메터까지는 잡아주는 모양입니다. 따라서 산광성운 아주 이쁘게 찍힐겁니다. 건호씨가 촬영한 M27이 아주 이쁜 것도 이런 사연으로 봐야겠지요.
이상입니다.
PS) 질문...H알파선은 파장이 얼마나 되나요?
적외선은 말 그대로 가시광선 영역인 적색선의 바같에 있는 전자기파를 말합니다. 그래서 과거에는 우리말로 ‘넘붉은살’이라고도 말했습니다. 자외선(紫外線)은 ‘넘보랏살’이라고도 하고요.
통상 우리가 말하는 가시광선은 파장이 적색인 656나노메터~자색(보라) 435나노메터에 이르는데 그 범위가 얼마되지 않습니다. 그러나 적외선은 적색선에서 극초단파영역에 이르기까지의 전파장을 적외선이라고 하므로 아주 범위가 큽니다. 그래서 원적외선이니 근적외선이니 영역을 나누어 부르기도하지요.
적외선은 공기를 잘 투과하므로 우주에서 날아온 빛도 지표면에 잘 도달합니다. 반면에 파장이 짧은 엑스선은 지표면에 도달하지 못하고 대기권에서 반사되므로 엑스선을 관측할려면 망원경을 대기권 바같으로 날려야하는 것이지요. 챤드라 망원경인가 하는 것이 엑스선 망원경입니다.
적외선은 ‘온도만의 함수’입니다. 즉 온도가 있으면 적외선은 나옵니다. 우리 몸에서도 안보여서 그렇지 적외선이 나오고, 어떤 물질이라도 절대 온도 이상이면 나오므로 이 우주의 어떤 물질도 적외선은 방출합니다. 적외선 카메라란 이런 온도 분포를 나타내주는 카메라입니다. 사실은 흑백인데 소프트웨어로 처리해서 컬러로 보이게하지요.
1. 적외선의 화학적 작용
적외선이 내는 진동수는 우리의 유기물 분자들의 각 원자가 가지는 진동수와 비슷합니다. 바꾸어 말하면 분자들의 진동수 대역이 모두 적외선 구역 안에 있습니다. 그래서 어떤 물질의 분자에 적외선을 비쳐주면 같은 파장(파장x진동수=광속이므로 파장이나 진동수나 같은 의미임)대에서는 흡수를 하여 그 물질을 분석할 수있는데, 이것을 ‘적외선 흡수 스펙트럼 분석법(FTIR)’이라고합니다.
몇 달전에 KBS 일요스페셜에서 이번에 노벨화학상을 받은 다나카씨 방송을 했는데, 다나카씨가 분석한 그래프를 보여주던데, 이것이 아마도 FTIR으로 보였습니다. X축에는 파장(파수)가 나오고 Y축에는 감도가 나오면서 들쭉날쭉한 직선의 산들이 그려져 있는 것입니다.
남들은 이상하게 나오는 특수한 산을 노이즈라고 판단하고 지나치기 쉬운데, 다나카씨는 놓치지 않았다는 이야기입니다. 세상이 노이즈인지 아닌지만 잘 보아도 노벨상을 받는 시대가 되었습니다. 하기사 옛날 불란스에서 꽈배기부인이란 사람이 밤에 얼라 젖준다고 부엌에 나왔다가 무엇인가 빛이 나는게 있어 이것을 라듐이라는 방사선이라고 발표해서 노벨물리학상을 받았습니다만....
2, 사진 필름에서 적외선의 역할
일반 사진 필름도 화학작용이므로, 위의 사실처럼 적외선은 화학작용이 있으므로, 적외선 작용을 받지않도록 필름 구성물질을 조성할겁니다. 만약 적외선을 촬영하려면 전용 적외선 필름을 사용하면 되지요. 따라 필름도 적외선 영역에는 영향을 받지 않아야합니다. 적외선의 영향을 받으면 가시광선 영역이 줄어들므로, 인간은 가시광선 영역에서 사물을 판단하니까 그만큼 흐릿해지던지 하겠지요. 그런데 불량 필름 비스무리한 것(예 E100S 필름)은 적색 가까이 있는 근적외선의 일부도 감광을 해주는 모양입니다. 따라서 이것은 천체사진촬영에는딱 좋은 것이지요. 그러나 대부분의 필름은 적외선(700나노메터 이상)에서는 반응하지 않도록 만들어줍니다.
3. 디지털카메라에서의 적외영역 표현
또 렌즈에서 굴절되는 적외선은 그 영역이 넓어 굴절 범위도 다양하므로 수차 범위도 클겁니다. 렌즈에서 굴절되는 비율은 전자기파의 진동수에 관계되니까요. 이러니 CCD에서 적외선의 에너지를 고려한 양자의 전하량을 감안해줘버리면 틀림없이 화질이 떨어질겁니다. 특히 온도가 높은 난로나 백열전등을 촬영시는 영 모양이 이상하겠지요. 따라서 적외 영역은 잘라내야합니다.
4. H알파선
우주 천체의 산광성운에서는 H알파선이 나오는데, 이것은 적색 부근에 있는 근적외선의 일종인 모양입니다. 지금 자료를 찾아보지는 않았습니다만. 그런데 요게 적색선을 약간 넘어가는 부근의 파장이라서, 디지털카메라의 잘라내는 기준의 품질 편차 안에 들어가는 모양입니다. 즉 카메라의 오차가 약간 큰 것은 H알파선을 잡아주고, 오차가 적은 것은 H알파선을 안잡아준다는 이야기지요. 그러므로 우리는 우짜던지 조금 불량품 디지털카메라를 만나야 산광성운 이쁘게 잘 찍을 수있다는 이야기입니다.
김영렬교수님의 니콘100이 적색에 인색한 이유도 바꾸어 보면 니콘이 그만큼 품질관리를 잘했다고도 볼 수 있지요. 천체카메라가 몇 대 팔린다고 H알파선을 고려하겠습니까.
5. 냉각 CCD
말이 길어졌지만 일반 가시광선을 촬영하는데 적외선이 들어가서 좋을 것이 전혀 없으므로, 당연히 잘라내야하는 것이지요. 그러나 냉각CCD는 천체촬영 전용이므로 800~1000 나노메터까지는 잡아주는 모양입니다. 따라서 산광성운 아주 이쁘게 찍힐겁니다. 건호씨가 촬영한 M27이 아주 이쁜 것도 이런 사연으로 봐야겠지요.
이상입니다.
PS) 질문...H알파선은 파장이 얼마나 되나요?
위의 질문 본문 내용에는 근 적외영역 질문에는 적외영역이라고 표현을 잘못 한것 같아서 질문을 근 적외영역으로 바꾸었습니다.
좀더 현실적인 질문이라면 붉은색 영역이라는 표현이거나 가시광선 영역내에서의 장파장 영역에서의 디카나 디 SLR의 표현력이라고 했어야 옳았겠군요.
나다 맴버들의 학구적면에서의 정렬과 열의를 아직 간과하고 질문을 했습니다.
앞으로는 용어를 쓰는 것에도 신경을 써야 겠어요.. 암튼 많은 공부가 되고 있습니다.