투명한 비눗물에서 무지개…색이 사라져도 막은 남아 있다

맑은 비눗물로 만든 방울에 무지개색이 흐른다. 그 막이 여러 색의 물감으로 바뀐 것은 아니다. 얇은 막의 앞과 뒤에서 반사된 빛이 다시 겹치면서 어떤 색은 강해지고 어떤 색은 약해진다. 미국 과학관 익스플로라토리움은 이 현상을 빛의 간섭으로 설명한다.

앞뒤에서 돌아온 빛이 겹친다

비누막은 두 바깥층 사이에 물을 둔 얇은 샌드위치처럼 생각할 수 있다. 여러 색을 포함한 흰빛이 막에 닿으면 일부는 앞 표면에서 돌아오고, 일부는 뒤 표면까지 갔다가 돌아온다. 두 빛의 파동이 겹쳐 같은 방향으로 더해지거나 서로 상쇄되는 차이가 눈에 보이는 색을 만든다.

막의 두께가 달라지면 앞뒤에서 돌아온 빛이 만나는 조건도 달라진다. 전시 설명은 파란빛이 상쇄되는 두께에서는 남은 빛이 노랗게 보이고, 붉은빛이 빠지면 청록색, 초록빛이 빠지면 자홍색으로 보이는 예를 든다. 색이 움직이는 모습은 두께가 계속 변한다는 단서다.

위쪽이 투명해져도 아직 막이다

과학관의 ‘Soap Film on a Can’ 실험은 세로로 선 비누막에서 중력이 물을 아래로 끌어내리는 과정을 설명한다. 위쪽은 얇아지고 아래쪽은 상대적으로 두꺼워져 서로 다른 색의 띠가 생길 수 있다. 비눗물에 색소가 위에서 아래로 흘러가는 것과는 다른 원리다.

시간이 지나 아주 얇아진 위쪽에서는 반사된 빛이 눈에 잘 보이지 않을 수 있다. 색이 안 보인다고 그 자리에 막이 없어진 것은 아니다. 실험 안내는 보이지 않는 부분을 건드렸을 때 전체 막이 터지는 관찰로 막이 남아 있음을 확인한다. 검게 보이는 부분과 이미 뚫린 구멍을 혼동하지 말아야 한다.

방울을 관찰할 때는 색뿐 아니라 위아래의 띠와 시간이 흐르며 달라지는 부분도 보면 좋다. 막의 두께와 비추는 빛의 조건이 함께 색을 바꾼다. 이 설명은 새로 발표된 연구나 방울이 터질 정확한 시간을 예측하는 법이 아니라, 눈앞의 익숙한 거품에서 확인할 수 있는 오래된 물리 원리다.