무지개 뜨는 이유 살펴볼까요

비가 갠 후에 아름다운 무지개를 간혹 보는 경우가 있는데요, 무지개는 왜 뜨는 걸까요? 무지개 뜨는 이유에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

<무지개 뜨는 이유>

결론부터 말씀드리면 공중에 떠있는 물방울 속으로 햇빛이 들어가 굴절현상을 일으키기 때문입니다.

 

햇빛은 공중에 떠있는 물방울 속으로 들어가면 빛의 경로가 꺾이는데요, 이를 굴절현상이라고 부릅니다. 빛이 꺾이는 정도는 빛의 색깔마다 다른데요 보라색이 빨간색보다 더 많이 꺾입니다. 

 

 

물방울 속에 들어가기 전의 햇빛은 모든 색깔이 혼합되어 있는 백색광이지만, 백색광이 물방울로 들어가면 색깔별로 꺾이는 정도가 달라집니다. 프리즘을 통과한 빛에서도 무지개를 볼 수 있는 것이 바로 이 때문입니다.

 

 

색깔별로 구분된 상태에서 물방울 속에서 진행하던 빛은 물방울과 공기의 경계면에서 반사하며 그 중에 일부는 공기 중으로 꺾여 나갑니다. 이때 빛이 공기와의 경계면으로 들어가는 각도와 반사하는 각도는 같습니다.

 

반사된 빛은 다시 물방울 속에서 진행하다가 다시 공기와의 경계면과 만나면 일부는 반사하고 일부는 공기 중으로 꺾여서 물방울 밖으로 그 모습이 드러나는데요, 그 모습이 바로 우리 눈에 보이는 무지개입니다.

 

이때 덜 꺾인 빨간색 빛은 아래쪽으로, 많이 꺾인 보라색 빛은 위쪽으로 위치합니다. 물방울로 들어온 햇빛과 물방울에서 나오는 빨간색 빛 사이의 각도는 42°, 보라색 빛은 40°쯤 됩니다. 따라서 빨간색이 보라색보다 2° 정도 아래쪽에 위치합니다. 

 

 

만약 물방울 속에서 두 번 반사된 빛이 꺾여 나오면 쌍무지개(2차 무지개)가 나타납니다. 세 번 반사되면 3차 무지개도 나타날 수 있는데요, 물방울 속에서 진행하는 빛은 물방울 경계면에서 반사되고 굴절되면서 빛의 양이 감소됩니다.

 

 

따라서 쌍무지개(2차 무지개)는 1차 무지개에 비해 빛의 양이 줄어든 상태이므로 1차 무지개보다 흐리게 나타납니다. 무지개가 형성될 때에 대부분 쌍무지개가 형성되지지만 거의 관찰되지 않는 이유는 바로 흐리게 형성되기 때문입니다.

 

우리는 간혹 쌍무지개를 관찰할 수 있는데요, 무지개를 만드는 물방울의 크기가 크면 빛을 모으는 양도 커지면서 무지개가 매우 선명하게 형성되므로 쌍무지개를 볼 수 있는 것입니다.

 

 

<참고사항>

1차 무지개는 햇빛과 물방울 사이의 각도가 빨간색인 경우 42°, 보라색인 경우 40°이지만 쌍무지개(2차 무지개)는 빨간색이 51°, 보라색이 54°입니다. 따라서 1차 무지개와 쌍무지개(2차 무지개) 사이의 간격은 크게 벌어지게 되며, 쌍무지개(2차 무지개)의 폭이 더 넓게 형성됩니다. 

 

 

이상으로 설명을 마치겠습니다. 끝.