RGB 프리즘(이색성 프리즘, X-큐브 프리즘)

아래 사진의 투명한 정욱면체(큐브, cube)는 여러 이름으로 불립니다. RGB 프리즘, 삼색성 프리즘, x-큐브 프리즘, rgb 분할기, 등이 그 예입니다.

rgb 프리즘은 대개 광학용 유리로 만들어집니다. 그리고 rgb 프리즘의 네 면은 아래 왼쪽 사진과 같이 매끈합니다. 반면, 두 면에서는 아래 오른쪽 사진과 같은 X자를 볼 수 있습니다.

rgb 프리즘의 두면에서 X자를 보는 것은 rgb 프리즘이 4개의 직각 이등면 삼각형의 프리즘을 붙여놓았기 때문입니다.

rbg 프리즘이 할 수 있는 일을 보여줄까요? rgb 프리즘의 한 면에 직각으로 하얀 빛(백색광)을 비춥니다. 아래 사진처럼 빨강, 파랑, 초록의 빛줄기로 나뉩니다.

rbg 프리즘을 90^o 돌리면 파란색과 빨간색의 망향이 바뀝니다. 반면, 초록색은 항상 광원 반대편에 있습니다.(동영상의 프리즘에 붙인 올빼미 그림은 방향을 보여주기 위한 표식입니다.)

rbg 프리즘이 어떻게 색깔에 따라 빛줄기를 나눌 수 있냐구요? 그것애 대해 이해하기 위해 먼저 빛과 우리의 시각에 대해 간단히 살펴봅시다. 우리가 흔히 빛이라고 부르는 것은 파장이 대략 380 ~ 750nm(나노미터)인 전자기파로서, 가시광선이라고 부릅니다.(*가시광선의 '가시'는 '볼 수 있는'이라는 뜻입니다. 주파수로는 대략 400 ~ 790THz(테라헤르츠)입니다.

만약 우리 눈에 도달하는 빛이 모든 파장의 빛을 포함하고 있다면 우리는 하얗다고 알아차립니다. 태양으로부터의 빛이 그러한 경우입니다. 이러한 빛을 백색광이라고 부릅니다. 백색광은 빨강(R) , 초록(G) , 파랑(B)  의 세 영역으로 나누어 볼 수 있습니다.

네 개의 작은 프리즘이 서로 맞닿는 부분은 얇은 층의 특수한 물질로 코팅되어 있습니다. 적절한 방향에서는 프리즘의 안쪽에서 파란 면과 빨간 면을 볼 수 있습니다. 아래 그림의 빨간 면에서는 빨간색 근처의 파장을 갖는 빛이 반사되고, 나머지는 통과합니다. 파란 면에서는 파란색 근처의 파장을 갖는 빛이 반사되고, 나머지는 통과합니다. 이때 입사각과 반사각이 같다는 반사의 법칙이 지켜집니다. 따라서 파란 또는 빨간 면에 45^o로 입사하면 반사각이 45^o인 방향으로 반사합니다.

이제, X-자 모양의 면이 위로 놓이도록하고 앞면에 수직으로 빛을 비추어봅시다. 빨강, 초록, 파랑이 모여 있는 백색광이 빨간 면을 만나면 빨간 빛이 반사되고, 초록과 파란 빛은 통과합니다. 이때 100% 반사되지 않고 일부 통과할 수 있습니다. 하지만 통과한 빛에는 반사된 색의 빛의 양이 줄어들어, 덜 보입니다. 아래 사진은 파란 레이저 빛이 파란 면에 반사되는 것을 보여줍니다. 일부 통과하는 것도 볼 수 있습니다.

아래 그림처럼 프리즘과 빛을 배치하면, 빨간 빛은 왼쪽으로,파란 빛은 오른쪽으로 반사됩니다. 그 점은 어느 지점으로 빛이 들어가는 지에 상관없이 같습니다. 그래서 rgb 프리즘의 한 면에 수직으로 빛을 비추면 빨강, 초록, 파랑으로 빛이 나뉘어집니다,

[앞에서 본 모습].		[위에서 본 모습].

rgb 프리즘에 의해 백생광이 세 색깔로 나누는 것을 이용하여 어떤 일을 할 수 있을까요? 다음은 한 가지 예를 보여줍니다. 스마트폰에 하얀 그림을 띄워놓고 그 위에 rgb 프리즘을 올린 후 여러 방향에서 관찰하는 것입니다.

[스마트폰 영상 출처: Hologram video 3d - all in one]

백색광을 세 방향으로 빨강, 파랑, 초록의 빛으로 나누어 주므로, 세 방향에서 각기 다른 색의 물체를 볼 수 있습니다. 왼쪽과 오른쪽에서 물체를 볼 수 있는 이유에 대해서는 다음 링크를 참조하세요.

[빔 분할기(beam splitter)를 이용한 홀로그램 디스플레이(holographic display)]

rgb 프리즘으로 들어가는 빛이 면에 수직이 아닐 때에는 다양한 색의 빛을 볼 수 있습니다,

rgb 프리즘은 프로젝터,카메라, 디스플레이, 등에 사용되고 있습니다.