넓은 광원은 한곳이 아니라 여러 곳에서 빛을 보냅니다
작은 점광원 하나만 있다면 물체가 가린 곳과 밝은 곳의 경계가 비교적 뚜렷합니다. 그러나 전등 패널이나 태양처럼 넓이를 가진 광원에서는 위쪽·가운데·아래쪽에서 나온 빛이 서로 다른 길로 갑니다. 물체가 광원의 일부만 가린 곳에는 빛이 조금 닿아 흐린 띠가 생깁니다.
NASA는 광원이 완전히 가려지는 영역을 본그림자, 일부만 가려지는 바깥 영역을 반그림자라고 설명합니다. 일식의 부분 그림자도 같은 기하 관계를 크게 확대한 사례입니다.
물체와 화면 사이가 멀수록 경계 빛줄기가 더 벌어집니다
광원 너비가 12센티미터이고 광원에서 물체까지 60센티미터, 물체에서 화면까지 30센티미터라면 한쪽 반그림자 폭은 이 단순 모형에서 약 6센티미터입니다. 물체와 화면 사이를 60센티미터로 늘리면 약 12센티미터가 됩니다.
활동에서 물체를 화면에 붙이면 반그림자 폭이 거의 0이 되는 것도 확인해 보세요. 광원을 작게 하거나 광원과 물체 사이를 멀리 두어도 경계가 또렷해집니다.
흐린 가장자리가 초점 불량만 뜻하지는 않습니다
카메라 초점이 맞지 않아도 경계가 흐려질 수 있지만, 그림자의 반그림자는 렌즈 없이도 생기는 빛의 기하입니다. 광원의 크기와 물체·화면의 위치를 바꾸었을 때 흐림 폭이 함께 변하는지 관찰하면 두 원인을 구분하는 데 도움이 됩니다.
이 계산은 광원이 균일하게 밝고 물체가 완전히 불투명하다고 가정합니다. 반투명 재료, 여러 전등, 주변 벽의 반사가 있으면 화면 밝기는 더 복잡해집니다.