음악 담는 미세한 길이 무지개를 만든다…CD의 색은 칠한 게 아니다

은빛 CD에는 색칠한 무늬가 없어도 무지개가 나타난다. 손목을 조금 돌리면 같은 자리가 빨갛다가 파래지기도 한다. 색의 재료는 디스크 안에 숨겨 둔 염료가 아니라 비추는 빛이다. 음악과 데이터를 담는 아주 촘촘한 나선 구조가 그 빛을 색에 따라 다른 방향으로 보내는 역할을 한다.

CD의 정보는 나선 길을 따라 배열된 작은 패임과 평평한 부분으로 기록된다. 나란한 길 사이의 간격은 약1.6마이크로미터다. 눈으로 한 줄씩 구분하기 어렵지만 빛의 파장과 비교하면 무시할 수 없는 크기다. 표면의 수많은 길이 반복되는 반사형 회절 격자처럼 작동한다는 것이 수학과학연구소 IMSc의 설명이다.

이웃한 길에서 반사된 빛은 눈에 닿을 때까지 지나온 거리가 조금 다르다. 어떤 방향에서는 파동의 봉우리끼리 맞아 빛이 강해지고, 다른 방향에서는 봉우리와 골이 겹쳐 약해진다. 빨강과 파랑은 파장이 다르므로 강해지는 방향도 달라진다. 디스크를 기울이면 지금 눈으로 들어오는 색이 바뀌는 이유다.

비가 갠 하늘의 무지개나 유리 프리즘과 겉모습은 비슷해도 빛을 나누는 과정은 다르다. 프리즘은 물질 안에서 파장에 따라 굴절하는 정도가 다른 성질을 이용한다. CD의 색 띠에서는 이웃한 구조가 내보낸 파동이 서로 더해지거나 지워지는 간섭이 핵심이다. 같은 여러 색을 보았다는 것만으로 원리가 같아지지는 않는다.

킬 대학교 천체물리 사이트의 실험 기록은 디스크를 이용해 흰 반사광 양쪽의 색 띠와 더 희미한 바깥쪽 띠를 보여 준다. CD를 일부만 가려도 작은 부분이 색 띠를 만들 수 있는 까닭은 그 부분에도 촘촘한 길이 반복되기 때문이다. 반사된 빛을 나누는 구조가 디스크 전체 한곳에만 들어 있는 것은 아니다.

사진의 색 띠가 몇 색으로 뚝뚝 나뉘어 보이더라도 실제 눈으로 보는 변화는 더 매끄러울 수 있다. 실험 저자는 카메라의 색 필터가 보이는 전환에도 영향을 준다고 짚는다. 오래된 음악 저장 매체를 기울이는 작은 동작에는 기록 구조와 빛의 파동, 그리고 촬영 방식의 차이가 함께 드러난다.