과학마술(빛) - 굴절을 이용 렌티큘러 렌즈

렌티큘러 렌즈를 이용한 볼펜 사라지게 하기

https://youtu.be/9TyVVwm_VsA

 

렌티큘러 렌즈는 빛을 한쪽 방향으로만 퍼지게 한다.

 

손가락위에 놓인 볼펜이 사라지는 마술에서는

손가락 위에 볼펜을 교차하여 놓고, 렌티큘러 렌즈의 배열 방향(결)을 손가락과 나란하게 배치하면

렌티큘러 렌즈는 빛을 결의 수직 방향으로 굴절시켜 퍼지게 하는 특징이 있다.

렌즈 배열과 수직으로 교차하게 놓인 긴 물체(손가락) , 빛이 퍼지더라도 그 색과 형태가 연속적으로 중첩되기 때문에 원래의 모양을 유지하는 것처럼 보이게 된다.

하지만 렌즈 배열과 수직으로 놓인 수직 방향의 폭이 짧은 물체(볼펜) 의 빛은 넒게 퍼지게 되고, 망막에 뚜렷한 상을 맺지 못하여 물체가 사라진 것처럼 보이게 된다

이런 원리 때문에 길게 뻗은 손가락은 형태가 남아 그대로 보이지만,  볼펜은 빛이 퍼져버려 마술처럼 사라진 것처럼 보이는 것이다.

렌티큘러 렌즈의 방향을 90도 회전시키면, 반대로 손가락은 사라지고 볼펜만 보이게 하는 시각적 착시를 일으킬 수  있다.

<추가1>

최근에 투명망토라고 나오는 영상도 렌티큘러 렌즈를 이용한 현상이다.

이런 영상을 만들기 위해서 중요한 점은 뒤에 배경이 좌우로 퍼졌을 때 같은 모양(손가락 처럼)이어야 한다는 점이다.

아무 곳에서나 투명하게 보이는 것이 아니다. 

https://youtu.be/5waN8z1Ai-M?si=ydo5zDDe00gZ_vUc

 

<추가2>

렌티큘러 렌즈는 표면이 올록볼록 한 렌즈 띠들로 이루어져 있다. 그래서 아래에 2개의 그림을 띠 모양으로 만들면 보는 각도에 따라서 달라지는 그림을 만들 수 있다.

보는 방향에 따라 그림이 변하는 스티커는 이런 원리로 만든다.

최근에는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 들어가는 빛을 다르게 할 수 있는 원리를 이용해서 안경없는 입체 모니터를 만들기도 한다.

 

<추가3>

렌티큘러 렌즈의 올록볼록한 결 쪽에 물을 살짝 바르고 투명 테이프를 붙이면 어떻게 될까?

렌즈의 파인 틈새가 물로 빈틈없이 메워지면서 표면이 평평해 진다. 이로 인해 빛을 꺾이게 하던 렌즈 효과가 마술처럼 사라지고, 마치 평범한 유리창처럼 투명해져 뒤쪽이 선명하게 다 보이게 된다.

 

<추가4>

렌티큘러 렌즈를 모니터 화면에 밀착시키고 렌티큘러 렌즈를 천천히 돌리다 보면, 렌즈의 미세한 배열과 모니터의 픽셀 격자가 겹치면서 시각적 간섭인 '무아레(Moiré) 현상'이 발생한다.

이러한 광학적 확대 효과를 이용하면, 육안으로는 보기 힘든 모니터의 기본 발광 단위인 '빛의 삼원색(RGB)' 서브 픽셀을 뚜렷하게 관찰할 수 있다

아래 사진을 보면 노란색 부분에서는 빨간색과 초록색만 보인다. 

https://sciencelove.com/311

렌티큘러 렌즈를 이용하여 모니터 상에 빛을 관찰해 보자.

 

 

참고로 빛을 한점에 모을 수 잇는 프레넬 렌즈 만드는 방법