전시 8개코스
빛과 소리
소리와 빛이 어떤 파동인지, 귀와 눈과 기계가 그것을 어떻게 다루는지 봅니다.
소리를 먼저 파동 자체에서 악기와 음반, 박쥐 순으로 보고, 빛도 같은 순서로 스펙트럼에서 하늘과 동물의 눈을 거쳐 내 뇌가 속는 착시까지 봅니다.
빛과 소리는 둘 다 파동이고, 이 과정은 둘을 나란히 놓습니다. 앞쪽 절반은 파동 하나에서 피아노 줄, 레코드 홈, 박쥐의 메아리까지 소리를 따라갑니다. 뒤쪽 절반은 프리즘에서 하늘, 다른 동물의 눈, 내 뇌가 쓰는 지름길까지 빛을 따라갑니다.
두 쪽 모두에서 같은 세 가지를 눈여겨보세요. 진동수, 파장, 그리고 파동이 얼마나 세게 흩어지거나 흡수되는지입니다. 박쥐가 왜 그렇게 높은 소리를 내는지, 하늘이 왜 파란지가 여기서 설명됩니다.
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그림 20 · 감각관소리는 어떻게 생겼을까: 음파, 주파수, 데시벨
440 Hz 소리는 공기를 78 cm 간격의 빽빽한 층으로 밀어내지만, 94 dB로 크게 울려도 공기 한 점이 움직이는 거리는 1,000분의 1 mm가 안 됩니다.
음높이를 바꾸며 공기가 빽빽해진 층 사이의 간격을 보세요.
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그림 19 · 감각관피아노는 어떻게 소리를 낼까: 그랜드 액션과 평균율
건반을 10밀리미터 누르면 펠트 해머가 현까지 날아가 치고, 소리를 막지 않도록 곧바로 떨어집니다.
건반을 천천히 눌러 소리가 끝나기 전에 해머가 줄에서 떨어지는 것을 보세요.
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그림 79 · 옛 기계관레코드판(LP) 원리: 소리골에 소리가 새겨지는 법
LP 바깥쪽 홈은 바늘 밑을 1초에 0.5 m씩 지나가지만, 마지막 곡이 끝날 무렵에는 21 cm로 느려집니다.
홈을 확대하고 채널을 모노와 스테레오로 바꿔 보세요.
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그림 86 · 감각관박쥐는 소리로 어떻게 볼까: 반향정위의 원리
1 m 앞 나방의 메아리는 1,000분의 6초도 안 되어 박쥐에게 돌아오고, 박쥐는 바로 그 지연 시간으로 거리를 압니다.
사냥 단계를 하나씩 넘기며 박쥐가 다가갈수록 메아리 시간이 줄어드는 것을 읽어 보세요.
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그림 23 · 감각관빛과 색: 프리즘에서 편광 필터까지
유리 프리즘은 보라색 빛을 빨간색보다 1.6도쯤 더 꺾고, 흰빛이 무지갯빛 띠로 펼쳐지는 데는 그 작은 차이면 충분합니다.
프리즘을 돌려 스펙트럼이 가장 넓게 퍼지는 각도를 찾아보세요.
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그림 83 · 감각관하늘은 왜 파랗고 노을은 왜 빨갈까
공기는 440 nm 파란빛을 680 nm 빨간빛보다 여섯 배쯤 더 세게 흩뜨리고, 지평선의 해는 머리 위 해보다 35배 많은 공기를 지나 빛을 보냅니다.
공기에 연무를 더하면서 파란 하늘이 하얘지는 것을 보세요.
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그림 21 · 감각관69종 동물의 눈: 색·시력·밤눈·자외선 비교
초록 잔디 위의 빨간 공은 사람에게는 잘 보이지만 개에게는 잘 보이지 않습니다. 같은 꽃에서 꿀벌은 사람이 못 보는 무늬를 봅니다.
같은 꽃을 사람의 눈과 벌의 눈으로 보세요.
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그림 35 · 감각관착시는 왜 생길까: 그림자 체커, 에임스 방, 크기 착시, 폭포 착시
A 칸은 어둡고 B 칸은 밝아 보이지만, 화면이 두 칸에서 내보내는 회색은 똑같습니다.
판의 조각 하나를 옮겨 다른 칸 옆에 놓고 두 회색을 비교해 보세요.