아래의 영상은 Canon EOS 305D 사진기에 Nikon의 ED AF Nikkor 80-200mm 1:2.8 D 렌즈를 장착하여 촬영한 것입니다.



이 영상을 보면 가로등으로부터 부채살 광채가 퍼져 나오는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 렌즈의 조리개에 의한 회절 패턴입니다.

회절은 빛의 파장이 길어질수록, 그리고 구경이 작아질수록 커집니다. 조리개를 조이는 것은 구경을 감소시키는 것과 동일한 효과를 일으킵니다. 아래의 그림은 니콘의 80-200mm 줌렌즈로서 최대 개방시 조리개 수치는 2.8입니다. 이 렌즈를 이용해서 조리개 수치가 달라짐에 따라 구경이 어떻게 달라지는지를 살펴보겠습니다.



촬영은 다음 그림에서 볼 수 있듯이 렌즈의 입구에 사진기를 대고 촬영하였습니다. 아래 사진은 플래시를 이용하여 찍은 것이지만, 그 아래의 것들을 촬영할 때에는 플래시를 사용하지 않았습니다.




아래 그림은 조리개를 최대로 조였을 때인 f/22부터 시작하여 f/8, f/2.8에서의 조리개 모습입니다.

조리개 수치를 낮출수록, 다시 말해, 조리개를 개방할수록 빛이 실제로 통과하는 구경이 점점 커짐을 알 수 있습니다. 망원경의 이론적 분해능은 회절에 의해 결정되며, 그 분해각은 파장에 비례하고 구경에 반비례하므로, 망원경의 분해능은 구경이 클수록 우수해짐을 알 수 있습니다. 이것과 마찬가지로, 조리개를 개방할수록 회절 효과가 감소하고, 그래서 분해능은 더 증가하게 됩니다. 반대로, 조리개를 조이면(조리개 수치를 높이면) 회절이 증가하고 분해능은 나빠집니다.

이 때문에 야경을 촬영할 때 조리개를 조여주면 가로등과 같은 광원으로부터 오는 빛은 회절을 더 크게 일으켜 부채살 광채를 뚜렷하게 드러내는 것입니다. 이것은 사진에 인상적인 효과를 주지만, 동시에 분해능 감소로 인해 사진의 세부가 흐릿해지는(디테일이 감소하는) 효과도 일으킵니다.

이 차이를 좀 더 분명하게 알아보기 위해 서로 다른 조리개 수치에서 토성과 그 위성인 타이탄을 촬영해 보았습니다. 추적중인 망원경의 경통 위에 사진기를 얹어 놓고 촬영한 것입니다. 오른쪽의 영상은 조리개 수치를 2.8로 한 것이고, 왼쪽 영상은 조리개 수치를 8로 하여 촬영한 것입니다. 조리개 수치 8에서 회절의 증가로 인해 부채살 광채가 더 뚜렷한 것을 확인할 수 있습니다.

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/