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빛과 색의 사이언스 : 자연 현상과 우리 주변의 사례부터 최신 과학기술까지

원제 : 光と色のサイエンス 自然現象や名畵などの身近な例から最新のテクノロジ-まで
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책소개

빛과 색을 이용한 최신 과학 기술『빛과 색의 사이언스』. 이 책은 크게 ‘색의 장’과 ‘빛의 장’으로 이루어져 있다. 그중 ‘색의 장’은 ‘그림과 공예품이 지닌 색채미’ ‘색이란 무엇인가?’ ‘색채 재현 기술’이라는 세 부분으로 구성된다. ‘색의 장’에서는 그림, 보석, 도자기, 불꽃놀이 등을 소재로, 그들의 배색, 특유한 색채의 아름다움을 과학의 눈으로 설명한다. 아울러 삼원색과 색각은 어떤 원리를 바탕으로 만들어지고 우리에게 인식되는지를 분석하며, 인쇄물과 영상에서는 어떻게 색채를 재현하는지도 알아본다. ‘빛의 장’에서는 먼저 무지개, 번개, 신기루 등 빛이 만드는 ‘자연광의 예술’의 원리와 실제 사진을 다양하게 소개한다. 또 빛의 기본 성질인 굴절, 분산, 반사의 원리에 대해서도 그림을 바탕으로 설명한다(산란, 간섭에 대해서는 ‘색의 장’에서 설명). 나아가 노벨상을 받은 파란색 LED의 발명, 물체의 투명화 기술, 옵토제네틱스(광유전학), 광격자시계 등 빛을 이용한 새로운 기술 개발의 사례에 대해서도 깊이 있게 다룬다.

출판사 서평

출간 의의

빛과 색의 원리는?
빛과 색을 이용한 최신 과학 기술!


빛과 색은 우리의 생활과 떼어 놓을 수 없는 존재이다. 매일 매일 우리는 TV를 비롯한 영상, 수많은 인쇄물, 예술품 등등, 빛과 색을 이용한 매체와 함께 살아가고 있다. 빛과 색은 자연에서도 절대적이다. 하늘, 꽃, 나무, 강과 바다, 그리고 번개와 무지개…, 무수한 자연물과 그 현상을 이해하는 데도 빛과 색을 빼놓을 수는 없다.
오랜 세월 동안 인간은 빛과 색의 정체는 무엇이며, 그 둘은 어떤 관계에 있는지를 생각해 왔다. 이런 의문을 풀기 위해서는 생물학, 물리학, 화학 등 다양한 과학의 요소가 필요하다. 실제로 많은 과학자의 노력의 결과로 이제는 빛과 색의 정체와 그 둘의 관계가 상당 부분 밝혀졌다. 현재는 첨단 기술 분야에서도 빛과 색을 응용한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이 책은 크게 ‘색의 장’과 ‘빛의 장’으로 이루어져 있다. 그중 ‘색의 장’은 ‘그림과 공예품이 지닌 색채미’ ‘색이란 무엇인가?’ ‘색채 재현 기술’이라는 세 부분으로 구성된다.
‘색의 장’에서는 그림, 보석, 도자기, 불꽃놀이 등을 소재로, 그들의 배색, 특유한 색채의 아름다움을 과학의 눈으로 설명한다. 아울러 삼원색과 색각은 어떤 원리를 바탕으로 만들어지고 우리에게 인식되는지를 분석하며, 인쇄물과 영상에서는 어떻게 색채를 재현하는지도 알아본다. 이 책의 가운데에는 Newton에서 특별히 제작한 컬러 차트가 들어 있는데, 빛과 색을 이해하는 데 좋은 참고 자료가 될 것이다.
‘빛의 장’ 역시 ‘자연광의 예술’ ‘빛의 기본 성질’ ‘빛의 기술’의 세 부분으로 나누어져 있다.
‘빛의 장’에서는 먼저 무지개, 번개, 신기루 등 빛이 만드는 ‘자연광의 예술’의 원리와 실제 사진을 다양하게 소개한다. 또 빛의 기본 성질인 굴절, 분산, 반사의 원리에 대해서도 그림을 바탕으로 설명한다(산란, 간섭에 대해서는 ‘색의 장’에서 설명). 나아가 노벨상을 받은 파란색 LED의 발명, 물체의 투명화 기술, 옵토제네틱스(광유전학), 광격자시계 등 빛을 이용한 새로운 기술 개발의 사례에 대해서도 깊이 있게 다룬다.
이렇듯 빛과 색은 서로 밀접하게 관계되어 있다. 이 책 전체를 통해 빛과 색의 신비함과 그 과학적 원리를, 우리 주변의 구체적인 사례를 통해 실감하고 이해하게 될 것이다. 빛과 색의 세계로 독자 여러분을 초대한다.

특장

● 그림과 보석·도자기·세라믹·불꽃놀이 등 우리 주변의 색채의 과학
뛰어난 그림과 도자기, 보석의 색채는 보는 사람을 매혹시킨다. 그리고 거기에는 극히 미세한 원소의 차이와 만들 때의 온도의 차이 등 과학적 배경이 숨어 있다. 완전히 색이 바랜 미술품의 원래의 색을 복원하는 데도 색채의 과학이 활약한다. 당시 사용된 도료의 성분과 입자의 크기 등을 바탕으로 당시의 색을 복원하는 것이다. 한편 밤하늘을 수놓는 불꽃놀이 역시 과학의 덩어리이다. 고온의 금속 화합물에 의해 결정되는 불꽃의 색깔과 모양에 대해서도 알아본다.

● 스펙트럼, 삼원색, 색각, 색과 온도, 반사·흡수·산란·간섭과 색채
이 세상은 실로 다채로운 빛과 색으로 이루어져 있다. 그 다채로움은 물체에서 일어나는 현상이라기보다 오히려 우리의 뇌에서 인식되는 생리적인 현상이다. 물체에서 반사된 빛에 의해 우리의 눈과 뇌에 일어나는 현상이 바로 ‘색’이다. 색과 빛에는 어떤 관계가 있을까? 색각은 어떤 메커니즘일까? 색의 정체를 알아본다. 빛에서 생기는 스펙트럼, 빛과 색의 삼원색, 반사·흡수·산란·간섭 등 빛의 기본 성질에 대해서도 과학적 원리를 알아본다.

● 리얼한 색채 만들기, 디스플레이, 인쇄물…, 컬러의 재현 기술
요즘은 TV 화면이나 인쇄물에서 실물과 별 차이 없는 색이 표현되고 있다. 이러한 매체에서는 과연 어떤 원리로 멋진 색을 만드는 것일까? 여기서는 ‘색채 재현 기술’의 기본 원리를 알아본다. 그리고 책의 가운데 부분에는 특별히 제작한 ‘컬러 차트(Color Chart)’가 들어가 있다. 삼원색과 그 혼합으로 나타낼 수 있는 다양한 색채, 그리고 삼원색으로는 나타낼 수 없는 금색·은색의 별색을 이용한 색채의 혼합을 실감해 볼 수 있다.

● 광선·신기루·환일(幻日)·해기둥·그린플래시·무지개·번개의 메커니즘
태양은 여러 가지 ‘빛의 예술’을 하늘이라는 캔버스에 그려 낸다. 바로 아름다운 무지개와 신기루 등의 태양 광학 현상, 그리고 번개와 오로라 같은 방전 현상이다. 여기서는 아름다운 사진과 함께, 어떤 메커니즘으로 태양광이나 대기로부터 신비로운 색과 모양이 만들어지는지 그 원리를 알아본다. 특히 무지개에서는 여러 가지 다양한 모양과 색의 무지개와 함께 과잉 무지개, 광륜?광환까지도 설명한다. 번개에서는 귀환 뇌격과 여러 가지 모양의 번개, 화산 번개, 벼락의 메커니즘과 함께, 스프라이트 등 고공에서 일어나는 흔치 않은 방전 현상도 소개한다.

● 굴절·분산·반사 등 빛의 기본 성질과, 빛에 대한 연구의 역사
빛의 굴절과 분산, 반사는 너무나 당연해 보이기도 하지만 거기에도 역시 과학의 원리가 숨어 있다. 목욕탕의 바닥이 실제의 위치보다 떠올라 보이고, 때로는 수면이 거울처럼 보이는 이유는 무엇일까? 이러한 현상은 빛의 성질과 정체를 알면 제대로 이해할 수 있다. 아울러 중세부터 시작해 근대를 거쳐 현대에 이르는 동안, 많은 연구와 논쟁을 거쳐 정립된 빛의 정체에 대한 연구의 역사를 정리해서 살펴본다.

● 물체의 투명화 기술, 빛으로 뇌를 조작, 파란색 LED 등 빛의 과학 기술
현대 과학 기술에서 빛은 주역이다. 여기서는 ‘LED’나 ‘광디스크’처럼 생활에 깊이 관련되어 있는 것에서부터, 미래의 실현을 꿈꾸고 있는 ‘투명화 기술’까지 화제가 된 빛의 기술을 엄선해 소개한다. 또 빛으로 뇌를 자극해 조작하는 기술, LED를 새롭게 발전시키는 계기가 되었던 파란색 LED의 개발 과정과 원리에 대해서도 알아본다. 이러한 과학 기술의 발전에 힘입어, 빛의 기술은 물리학과 생명 과학 등의 다양한 분야에서 반드시 필요한 것이 되었다.

● ‘Newton 하이라이트 시리즈’의 104번째 과학 단행본
과학 잡지 《Newton》은 기사 중에서 독자의 호응이 특히 높았던 내용만을 별도로 골라, 독자의 요구에 맞게 주제별로 다듬어 과학 단행본 ‘Newton 하이라이트 시리즈’를 매월 발간하고 있다. 《빛과 색의 사이언스》는 그 104번째 책으로, 앞서 나온 《상대성 이론》 《양자론》 《인체-21세기 해부학》 《주기율표》 《신비한 수학의 세계》 등과 함께 절찬리에 판매되고 있다.

목차

● 색의 장

Part 1 그림과 공예품이 지닌 색채미
그림과 보색 / 그림과 퇴색 / 보석 / 도자기 / 세라믹 컬러 / 과거의 색채를 찾아서 / 불꽃놀이의 과학

Part 2 색이란 무엇인가?
색과 빛의 관계 ①~② / 스펙트럼 / 반사와 흡수 / 삼원색 / 산란 ①~② / 심리적인 양 / 색각의 메커니즘 ①~② / 색의 식별 / 색과 온도 / 간섭과 색 / 비눗방울 / CD와 DVD의 표면 / 전복 껍데기 / 모르포나비

칼럼 새들은 인간보다 색깔이 선명한 세상을 보고 있다?

Part 3 색채 재현 기술
‘실감 나는 색’을 만드는 방법 / 디스플레이의 화소 / 인쇄물의 망점 / 컬러 차트

빛의 장

Part 1 자연광의 예술
박명 광선?반 박명 광선 / 신기루 / 환일?해기둥(태양주) / 그린플래시 / 무지개 ― 하늘과 지상을 연결하는 다리 / 섬광과 함께 하늘을 달린다 ― 번개

칼럼 오로라는 원자의 ‘흥분’이 진정될 때의 빛

Part 2 빛의 기본 성질
굴절 ①~④ / 분산 / 대기에 의한 굴절 ①~② / 반사 ①~③ / 빛의 정체는 무엇인가?

Part 3 빛의 기술
파란색 LED 대혁명 / 빛을 조종하는 투명화 기술 / 빛으로 뇌를 조작한다

칼럼 광격자시계

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