편광

편광(偏光, polarization)은 빛과 같은 횡파의 진동 방향이 특정 방향으로 정렬되는 현상을 말한다. 빛은 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하며 진행하는 전자기파의 일종인데, 일반적인 빛(자연광)은 진행 방향에 수직한 모든 방향으로 전기장과 자기장이 진동한다. 반면, 편광된 빛은 특정 방향으로만 전기장(또는 자기장)이 진동한다.

편광의 종류

편광은 그 형태에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

• 선형 편광 (Linear Polarization): 전기장이 특정 방향으로만 진동하는 편광이다. 가장 일반적인 형태의 편광이며, 편광판을 통과한 빛이 대표적인 예이다.
• 원 편광 (Circular Polarization): 전기장의 진동 방향이 진행 방향을 축으로 회전하는 편광이다. 전기장 벡터의 크기는 일정하며, 회전 방향에 따라 오른손 원 편광과 왼손 원 편광으로 나뉜다.
• 타원 편광 (Elliptical Polarization): 전기장의 진동 방향이 진행 방향을 축으로 회전하며, 전기장 벡터의 크기가 변하는 편광이다. 선형 편광과 원 편광은 타원 편광의 특수한 경우로 볼 수 있다.

편광의 발생

편광은 다양한 방식으로 발생할 수 있다.

• 편광판 (Polarizer): 특정 방향의 전기장 성분만을 통과시키는 광학 소자를 사용하여 편광을 발생시킨다.
• 반사 (Reflection): 빛이 매질의 경계면에서 반사될 때 특정 각도(브루스터 각)에서 반사된 빛은 선형 편광된다.
• 복굴절 (Birefringence): 특정 결정체(예: 방해석)를 통과할 때 빛이 두 개의 편광된 광선으로 나뉘는 현상이다.
• 산란 (Scattering): 빛이 공기 중의 작은 입자들과 충돌하여 산란될 때 편광될 수 있다. 하늘이 파랗게 보이는 이유 중 하나는 레일리 산란에 의한 편광 때문이다.

편광의 응용

편광은 다양한 분야에서 응용되고 있다.

• 액정 디스플레이 (LCD): 액정의 전기적 특성을 이용하여 빛의 편광 방향을 조절함으로써 화면을 표시한다.
• 사진 촬영: 편광 필터를 사용하여 반사광을 제거하거나 하늘의 색을 더욱 진하게 표현할 수 있다.
• 선글라스: 편광 선글라스는 수면이나 유리 표면에서의 반사광을 줄여 시야를 개선한다.
• 광학 현미경: 복굴절 물질의 특성을 분석하는 데 사용된다.
• 3D 영화: 좌우 눈에 서로 다른 편광 방향의 이미지를 보여줌으로써 입체감을 느끼게 한다.