회절과 호이겐스의 원리

나 뉴튼은 21세기를 살아가는 여러분들에겐 힘과 운동에 대한 연구로 잘 알려져 있지. 하지만 난 빛에 대해서도 연구를 많이 했지. 그런데 왜 사람들이 빛에 대한 나의 연구를 이야기하지 않냐구? 그건 ~
내가 빛에 대해 잘못된 이론을 말했기 때문이지.

전류라는 것이 전자가 이동하는 것이 듯이 빛도 질량을 가진 아주 작은 물질 알갱이가 이동하는 것이라고 생각했지.

그렇다면 빛이 작고 긴 홈을 통과한 후 부채살처럼 퍼지는 회절 현상은 어떻게 설명할 건데?

그게 ... 그러니까 ... 말이지 ...
내 이론이 틀렸나봐 ...

구멍이 좁으니까 빛이 퍼져 나가네요.

그래서 '빛이 왜 물체의 주변에서 꺾이는 것일까?'를 고민했지. 하루는 강가에서 고민하다가 돌을 강에 던졌지. 그랬더니 돌이 떨어진 지점을 중심으로 원들이 밖으로 퍼져나가는 거야.

아하! 빛도 광원(빛이 처음 생겨난 곳)에서부터 물결처럼 파동으로 퍼져나가는 걸 거라고 생각하게 되었지. 전등을 켜면 빛이 모든 방향으로 다 퍼져나가잖아.

그러니까 광원이 중심이 되어 제일 안쪽 원이 생기고.

그 원의 각 점이 중심이 되어 다시 원을 그리며 퍼져 나가는 거라고.

이렇게 첫번째 원의 모든 점을 중심으로 그린 수많은 원의 제일 앞부분을 이으면 두번째 원이 되지.

다시 2번째 원 위의 모든 점을 중심으로 하는 원들을 그리고, 그 원들의 제일 앞부분을 연결시키면 3번째 원이 그려지지.
바로 빛이 이렇게 퍼져 나간다는 거야. 이것을 내 이름을 따서 호이겐스의 원리라고 이름을 붙였지.

광원이 아주 멀리 있다고 해봐. 예를 들어 태양처럼.
그러면 우리에게 도착할 때까지 수도 없이 많은 원을 그린 후 도착하게 되지. 즉, 우리에게 도착한 파의 반지름 아주 크다는 말이야.

반지름이 아주 큰 원의 일부를 잘라 보면 직선에 가깝지.

따라서 광원에서 어느 정도 떨어진 곳에서는 빛이 직선으로 퍼져 나가는 것과 같게 되지.

이렇게 물체가 없는 곳에서는 직선으로 나아가던 빛이 물체를 만나면 다음과 같은 일이 일어나지.

어때? 벽에 도달할 때는 슬릿 구멍의 폭보다 더 넓은 폭으로 빛이 도달하지? 그리고 슬릿, 구멍의 폭이 좁을수록 빛이 퍼지는 정도가 더 크지.