학문/광학23 [광학] 빛과 시각 : 인간과 동물의 시각 체계 빛은 인간과 동물을 포함한 다양한 생명체가 세상을 바라보고 이해하는 중요한 수단이며, 시각 체계는 이러한 빛을 정보로 변환하는 복잡한 메커니즘이다. 인간과 동물은 각각의 환경에서 저마다 적응된 시각 체계를 진화시켜 왔고 이를 통해 '생존'과 '행동'에 필요한 중요한 정보를 얻는다. 빛은 전자기파의 한 형태로서, 인간을 포함한 생명체에 들어오는 빛은 광수용체(Photoreceptor)에서 전기 신호로 변환된다. 이렇게 변환된 전기 신호는 뇌로 전달되며 우리가 인지할 수 있는 시각 정보로 해석되는 것이다. 인간과 동물은 모두 막대 세포(Rod)와 원뿔세포(Cone)를 통해 눈으로 들어온 빛의 강도와 색을 감지하는데, 이때 막대 세포는 저조도인 환경에서 작동하는 세포로 명암을 구분하며, 원뿔세포는 고조도인 환.. 2024. 11. 23. [광학] 광학을 이용한 천문학 : 오늘날 우주를 밝히는 기술 천문학은 인간이 우주에 대한 호기심으로부터 시작하여 우주를 이해하고자 하는 오랜 열망에서 시작된 학문이다. 초기의 천문학은 사람의 맨눈으로 밤하늘의 별과 행성을 관찰하는 것에만 의존했다면, 광학 기술이 점차 발전되면서 오늘날까지 우주를 탐사하는 방법에 대한 근본적인 변화가 일어났다. 이러한 천문학의 핵심 도구인 광학은 인간이 관측할 수 있는 우주의 경계를 확장했고, 과학적 발견의 문을 열 수 있는 열쇠이다. 1609년 갈릴레오 갈릴레이는 천문 관측에 굴절 망원경을 처음으로 적용하였고 이는 천문학의 혁신을 불러왔다.그는 굴절 망원경을 사용하여 목성의 위성, 금성의 위상 변화 또 태양의 흑점 등을 관측하고, 그 당시 논란이 되었던 지동설에 대한 증거를 제시하였다. 이때 사용된 굴절 망원경은 망원경의 렌즈를 .. 2024. 11. 22. [광학] 나노 광학과 플라즈모닉스 : 빛과 나노 세계의 융합 오늘날 광학(Optics)과 나노 기술(Nano-technology)의 융합으로 탄생한 나노 광학(Nano-optics)과 플라즈모닉스(Plasmonics)는 빛을 나노미터(nm) 규모에서 제어 및 응용하는 혁신적인 연구 분야로 알려져 있다. 이 두 가지의 분야는 고해상도 이미지 처리와 고효율 에너지 변환 또 초고속 통신이나 바이오센서 개발과 같은 오늘날 꼭 필요로 하는 분야들에서 혁신을 이루며 과학과 공학의 경계를 점점 확장하고 있다. 먼저 나노 광학은 빛의 파장보다 작은 구조와 상호작용하는 빛의 성질에 대해서 연구하는 분야를 말한다. 빛은 전자기파이며, 전자기파의 파장은 일반적으로 인간이 조작할 수 있는 물질의 크기보다 작다.그러나 나노 광학에서는 나노미터 수준의 구조에서 빛을 제어하고 활용하는 것이.. 2024. 11. 16. [광학] 광학을 통한 의료 영상 기술의 발전 광학 기술은 다양한 분야에 적용되고 응용되고 있는데, 그중에서도 의료 영상 분야에서 중요한 혁신을 이루고 있으며, 현대 의학에서 새로운 지평을 열고 있기도 하다. 이러한 의료 영상 분야는 빛의 특성을 활용하며, 이 기술은 비침습적이고 정밀하다는 특징이 있어 환자의 불편을 최소화하면서도 신체 내부의 구조나 기능을 세밀하게 관찰할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 광학을 기반으로 한 의료 영상 기술은 주로 빛의 흡수, 반사 그리고 산란, 형광, 간섭 등의 광학적인 여러 가지 현상들을 활용한다. 의료 영상 기술에 사용되는 빛은 주로 우리 눈에 보이는 가시광선부터 적외선, 자외선 그리고 레이저와 같은 좁은 대역의 파장을 사용하는 빛 등 다양한 빛으로 구성된다.이용되는 광학 현상들의 경우 조직의 화학적인 조성과.. 2024. 11. 16. [광학] 빛의 에너지 변환과 태양광 발전 빛 에너지는 그 자체로도 의미가 있지만, 오늘날 그 에너지를 다양한 형태로 변환하여 사용하기도 한다. 그중에서도 태양 에너지를 전기 에너지로 변환 혹은 전환하는 태양광 발전은 가장 많이 사용되고, 알려진 신재생 에너지원 중 하나이다. 기본적인 광학적 원리를 기반으로 하여 활용한 태양광 발전은 오늘날 지구의 에너지 문제를 해결하기 위한 중요한 해법으로 자리 잡고 있기도 한데, 이는 태양광이 친환경적이고 무한히 지속 가능한 에너지 공급원이라는 사실 때문이다. 이러한 태양광 발전의 기초는 바로 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정, 광전효과(photovoltaic effect)로부터 시작한다.광전효과는 특정 물질에 빛이 접촉하게 되면 해당 물질이 전자를 방출하는 현상을 말하는데, 알베르트 아인슈타인이 처음.. 2024. 11. 15. [광학] 고속 촬영과 초고속 카메라의 발전 고속 촬영과 초고속 카메라는 인간의 눈으로는 관찰할 수 없는 세밀하고, 빠르게 움직이는 물체나 현상을 순간적으로 포착하기 위한 오늘날에 많이 사용되고 있는 중요한 도구이다. 이러한 카메라는 과학, 기술, 예술 등의 다양한 분야에 혁신을 이끌어왔으며, 광학과 전자 기술의 발달에 따라 획기적인 발전을 이루어왔다. 먼저 고속 촬영은 일반적으로 초당 수천에서 수백만 개의 프레임을 기록할 수 있는 광학 장치, 카메라로 짧은 시간 동안 매우 많은 프레임, 즉 이미지를 포착하여 움직임을 정밀하게 분석할 수 있다. 이러한 분석이 가능한 것은 두 가지의 요소가 충족되기 때문인데, 먼저 빠른 '셔터 속도'는 이미지가 흐릿하게 보이는 현상을 줄이게 하고, 순간적인 움직임이나 현상들을 선명하게 포착할 수 있도록 한다.또한 고.. 2024. 11. 14. 이전 1 2 3 4 다음
