안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
온도에 따라 빛의 색이 다른 이유는 흑체복사 때문입니다.
흑체 복사란 간단히 온도에 따른 빛의 파장 분포입니다. 즉, 모든 물체는 온도를 가지고 있고, 그 온도에 따라 방출하는 빛이 있습니다.
온도가 높아짐에 따라 붉은색 계열(낮은 진동수~낮은 에너지)의 빛에서 푸른색 계열의 빛(높은 진동수~높은 에너지)으로 변한다고 생각하시면 됩니다! 빛의 색도 연속적이고 온도의 색도 연속적이라 대략적인 영역별로 구분을 해보겠습니다.
빨강, 주황색 : 600~800℃
노란색 : 800~1300℃
백색 : 1300~1500℃
파란 : 1500℃~
이렇게 색깔을 띠는 이유는 불에 의해 공기가 뜨거워지면서 방출되는 빛의 파장이 온도에 따라 다르기 때문입니다.
알칼리 금속의 불꽃 색이 다 다른 이유는 아칼리 금속에 존재하는 전자 때문입니다. 칼슘에 존재하는 최외각 전자는 평상시 안정적인 에너지 상태를 가지고 있습니다. 하지만, 불을 붙여 열을 가하게 되면, 최외각 전자는 들뜬 상태(에너지가 높아진 상태)가 되며 불안정해집니다. 이 때 전자는 불안정한 상태에서 다시 안정한 상태가 되려고하는데, 안정한 상태인 에너지가 낮은 상태가 되면서 손실된 에너지 차만큼 빛을 통해 발산하게 됩니다. 이 빛이 특정 색의 빛을 내기 때문에 불꽃색이 나타납니다.
