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1관 빛과 예술

빛고을 광주의 상징인 ‘빛’을 주제로 전자기파의 종류와 물리적 특성을 이해하고,
빛을 매개체로 과학과 예술이 융합된 전시품을 체험할 수 있다.

1존 빛의 세계관

• 빛을 분류해 볼 수 있을까?
  흔히 ‘빛’이라고 부르는 가시광선은 전자기파의 한 종류이며, 전자기파는 파장에 따라 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 라디오파 등으로 나뉜다. 파장이 짧을수록 장애물을 뚫고 지나가는 투과력, 진동수, 에너지가 크고, 파장이 길수록 투과력, 진동수, 에너지가 작지만 장애물을 돌아 멀리 잘 퍼져나간다.
• 우리생활 속 엑스선
  엑스선은 감마선보다 파장이 길고 가시광선보다는 파장이 짧은 전자기파로 우리 몸의 근육이나 장기는 잘 투과하지만 뼈는 잘 투과하지 못하는 성질이 있다. 이러한 특성을 이용하면 마치 마술처럼 물질의 내부를 들여다 볼 수 있다.
• 스카프를 따라 나만의 빛을 잡아 보자
  스카프의 다양한 색상은 빛의 흡수와 반사현상에 의해 나타난다. 물체는 가시광선의 7가지 빛을 모두 반사하지 않고 일부만 반사하는데 예를 들어 붉은색 천은 붉은색의 빛만 반사시키고 나머지는 모두 흡수하기 때문에 붉은색으로 보인다.
• 빛으로 바람개비를 돌릴 수 있을까?
  라디오미터(radiometer)는 빛에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 바람개비에 빛을 비추면 대기상태에서는 흰 면보다 검은 면 주변의 온도가 높아 공기입자가 빠른 속도로 검은 면에 부딪히며 미는 힘에 의해 검은 면에서 흰 면 쪽으로 돌아간다. 공기 입자가 없는 진공상태에서는 검은 면은 빛의 입자를 흡수하고, 흰 면은 입자를 반사하면서 튕겨내며 미는 힘에 의해 흰 면에서 검은 면 쪽으로 돌아간다.
• 광전효과를 이용하여 비행기를 날릴 수 있을까?
  광전효과란 금속 표면에 높은 에너지를 가진 빛을 비춰주면 전자가 튀어나오는 현상이다. 태양광 발전은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전방식으로, 이렇게 발생한 전류로 비행기의 프로펠러를 돌려 날아가게 할 수 있다.
• 립모션, 허공의 손짓을 어떻게 인식할까?
  립모션은 두 개의 적외선 카메라를 사용해서 손의 움직임을 추적하여 컴퓨터에서 3차원 지도를 그려 손의 움직임을 인식하는 입력장치이다. 정밀한 센서를 통해 손가락과 관절의 움직임을 인식하여 다양한 형태의 조작이 가능하다.
• 빛의 전반사란?
  물을 통과하던 빛이 공기와 만나면 그 경계면에서 빛의 일부는 굴절되고 일부는 반사된다. 하지만 특정 조건에서 빛은 굴절되지 않고 모두 반사되는데 이를 전반사라고 한다.
• 공 색깔이 왜 달라 보일까?
  물질은 각기 분자 구조가 다르고 고유한 흡수 파장 영역을 지니고 있어, 파장을 선택적으로 흡수하고 나머지는 반사하거나 투과한다. 백색광에서 빨간색 물체를 볼 때, 물체는 빨간색 파장의 빛만을 반사하고 나머지 파장의 빛은 모두 흡수하기 때문에 우리 눈에는 빨간색 빛만 들어와 물체가‘빨갛다’라고 인식하게 되는 것이다.
• 내 모습이 왜 거꾸로 보일까?
  서있는 위치의 거리에 따라 맺히는 상의 모습이 변하는 오목거울의 원리를 알아볼 수 있다.
• 거울에 비친 물체는 어떻게 보일까?
  거울이 빛을 반사하는 성질을 이용하여 거울은 앞뒤, 좌우 중 어느쪽을 바꿔서 보여주는지 알 수 있다.
• 거울 속 내 모습이 있는걸까? 없는 걸까?
  거울에 비치는 모습의 각도를 조절하면서 거울의 반사각을 이용하여 신기한 체험을 할 수 있다.

2존 과학과 예술관

• 소리 빛 ‘3D 홀로그램 체험관’
  ‘3D 홀로그래피 기술을 기반으로 한 빛과 소리의 실험 공간’ 인간의 눈으로 식별 가능한 광선을 가시광선이라고 한다. 이 체험관은 가시광선의 7가지 색을 추출하여 고유의 파장리듬과 에너지를 직접 느껴 볼 수 있는 공감각적 체험공간이다.
• 빛을 선택해 그림을 분리할 수 있을까? (RGB아트)
  여러 가지 빛으로 이루어진 백색광이 프리즘을 통과하여 나눠지는 다양한 색을 확인한 후에 빨강, 파랑, 초록으로 이루어진 그림에 RGB조명을 비추었을 때 어느 그림으로 보이는지 확인하는 체험을 통해 빛의 삼원색에 대해 이해해볼 수 있다.
• 사라진 그림이 보이는 이유는 무엇일까? (편광아트)
  두 개의 편광판 사이로 빛이 통과하면 굴절되는 정도가 빛의 색에 따라 달라 다양한 색으로 변하는 예술작품을 감상하면서 빛의 편광과 굴절에 대해서 이해할 수 있다.
• 정지된 이미지가 연속적으로 보이면 어떻게 될까?
  (빛의 조트로프)
  눈으로 본 물체가 사라진 후에도 뇌가 이를 기억하면서 상이 겹쳐져 보이며 연속적으로 보이는 잔상효과를 활용한 전시품으로 3D모델링 및 프린팅 된 작품에 광원(빛)을 투사하여 작품이 연속동작으로 움직이는 것을 감상할 수 있다.
• 진공에서 빛과 소리는 전달될 수 있을까?
  빛은 공기라는 매질이 없어도 진행할 수 있지만, 소리의 경우 공기라는 매질을 통해 전달이 되기 때문에 진공에서는 소리를 들을 수 없다. 유리관 안을 진공으로 만들면서 나타나는 현상을 관찰하면서 진공에서 빛과 소리의 차이를 이해해본다.
• 소리와 빛은 어떤 점이 닮았을까? (빛과 소리의 칠교놀이)
  빛과 소리는 서로 다르지만 닮은 점이 있다. 파장의 성질을 살펴보면 빛과 소리 모두 장파장에서 단파장으로 갈수록 진동수가 짧아지고 에너지가 커지게 된다. ‘소리와 빛은 어떤 점이 닮았을까?’를 활용한 전시품으로 빛과 소리의 닮은 점을 탐구해볼 수 있다.
• 무선하프
  무선하프를 연주하면서 무선하프의 위쪽과 아래쪽에 설치된 광센서(투과형 포토센서)를 통해 센서 사이의 물체가 빛을 가로막아 수광기에서 빛을 감지하지 못하면 작동되는 체험전시물이다.
• 옵티컬&키네틱 아트 (골드버그 : 힘과 역학적 에너지 탐구)
  다양한 기계와 기어 등의 여러 장치와 부품들을 기발한 방식으로 연결하는 전시물로 운동에너지와 위치에너지의 변환을 체험할 수 있다. 핸들을 돌려 공을 위쪽으로 올리면 위치에너지가 증가하고, 공이 떨어지면서 위치에너지가 운동에너지로 바뀌며 다른 공이나 종을 칠 수 있다.
• 액체도 춤을 출 수 있을까
  자성유체는 자력이 없는 곳에서는 단순한 액체이지만 자력이 있는 곳에서는 반응하여 눈에 보이지 않는 자기장을 직접적으로 볼 수 있게 해주는 물질이다. 전자석 앞에 조그다이얼을 이용하여 전류의 세기를 바꾸어보면 소리의 높낮이에 따라 춤을 추는 액체 자석의 움직임을 관찰 할 수 있다.