'빛은 입자다' '아니다 빛은 파동이다'. 이에 대한 논쟁은 끊이지 않았다. 빛이 입자라고 알려진 것은 뉴턴 덕분이다. 뉴턴의 명성과 권위에 많은 사람들은 빛이 입자라고 믿게 된다. 그러나 19세기 토마스 영의 이중슬릿 실험과 맥스웰의 이론에 의해 빛이 파동이라는 것이 받아들여지게 된다. 하지만 20세기에 광전효과 실험으로 아인슈타인의 광양자설이 받아들여지게 되면서 현재는 빛이 입자성과 파동성을 모두 가진다고 말한다. 영의 이중슬릿 실험과 편광은 빛이 파동임을 증명해준다. 그 중에 편광이라는 현상은 빛의 횡파를 알려주는 중요한 현상이다. 

■진동하는 에너지 덩어리가 빛

자연의 빛은 모든 방향으로 진동을 한다. 편광 필름을 통과하면 결정축 방향으로 진동하는 빛만 통과하게 된다. 결정축 방향으로 진동하는 빛, 즉 한 방향의 진동만 남은 빛을 '편광'이라고 한다. 세로 방향(또는 y축 방향)의 빛만 통과하는 편광필름과 가로 방향(또는 x축 방향)의 빛만 통과하는 편광필름이 있다고 하자. 빛이 첫 번째 편광필름을 통과해 세로 방향의 빛만 남은 상황에서 두 번째 가로 방향의 편광 필름을 통과할 수 있을까. 가로 방향의 성분이 하나도 없기 때문에 통과할 수 없다. 이렇게 편광필름 2장의 결정축을 수직이 되게 겹치면 통과하는 빛이 없기 때문에 편광필름 뒤쪽이 전혀 보이지 않는다. 만약 빛이 횡파가 아닌 종파라면 이런 현상이 나타나지 않고 편광필름을 통과할 것이다. 

■생활 속의 편광

편광필름을 들고 컴퓨터 모니터를 보자. 편광필름을 회전시키면 모니터 화면이 검은색으로 변해 보이지 않는 것이 나올 것이다. 만약 모니터에서 나오는 빛이 편광되지 않는 빛이라면 모든 방향으로 진동을 하기 때문에 편광판을 통과하는 빛이 분명히 존재를 할 것이다. 그래서 모니터가 보여야 한다. 하지만 편광필름을 회전시키면 보이지 않는 각이 있다는 것은 편광필름을 통과하는 빛이 없다는 것이다. 즉 모니터에서 나오는 빛은 편광이고 그 편광과 편광필름의 축이 수직을 이루게 되어 편광필름을 지날 수 없다는 결론이 나온다. 이렇게 LCD 모니터 화면에도 편광필름을 이용한다. 모니터뿐만 아니라 휴대폰 액정과 LCD TV에서도 편광을 이용한다.

편광은 선글라스에도 이용된다. 선글라스의 편광렌즈는 수평방향의 빛을 막고 수직방향의 빛만 통과할 수 있다. 그래서 도로 바닥에서 반사되는 수평방향의 빛을 막아 눈부심을 없애준다. 

최근에는 3D에도 많이 사용된다. 예전에 3D안경은 한쪽은 빨강색, 반대쪽은 파란색 렌즈였지만 현재의 3D안경은 둘 다 검은색이다. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 편광축이 서로 수직인 편광판을 이용하여 3D안경을 만든다. 그러면 화면에서 수직 성분과 수평성분의 편광된 빛이 왼쪽과 오른쪽 눈에 각각 도착하여 다른 영상을 보게 된다. 그래서 사람은 입체적 영상을 느끼게 되는 것이다.

부산과학기술협의회 신현기 연구원