빛이란 무엇인가?

소개글

"빛이란 무엇인가?"에 대한 내용입니다.

목차

1.플랑크의 법칙
2.흑체복사
3.빛의 성질
4.레이저

본문내용

고대로부터 물리학자들은 빛에 관해 관심이 많았습니다. 뉴턴과 아인슈타인도 동시대의 다른 물리학자들보다 빛에 관한 연구를 더 깊이 하였으며, 상대성이론은 빛에 관한 물리이론이라고 할 수 있습니다.
양자이론은 빛에 관한 연구에서 출발하였습니다. 그리고, 그 시작은 플랑크(Max Planck)의 ‘흑체복사’(Black Box Radiation)에 관한 연구로부터 비롯되었습니다.
‘흑체복사’에서의 ‘흑체’는 여러 가지로 설명할 수 있겠지만, 앞으로 자세히 말씀 드리는 바와 같이 모든 물질은 빛을 흡수하기도 하고 방출하기도 하므로, ‘모든 물질은 흑체’라고 해도 틀리지 않을 것입니다. 그러한 흑체에서 빛이 방출되는 것을 ‘흑체복사’라고 합니다. 그러한 ‘흑체복사’에 관한 연구가 주목을 받게 된 것은 플랑크가 1900년에 흑체복사에 관한 ‘플랑크의 법칙’을 발표하면서부터 입니다.

1.플랑크의 법칙
실험용으로 쓰이는 흑체는 내부가 검은 상자에 공동을 만들고 작은 구멍을 뚫은 것인데, 흑체의 온도 변화에 따라 방출되는 빛의 파장(X축)과 세기(밀도)(Y축)의 분포도를 아래 그림에서 보여줍니다.
플랑크 이전의 물리학자들의 고전이론에 의하면 아래 그림의 오른쪽 그래프와 같이 빛의 파장이 0에 가까워 지면 빛의 세기가 무한대로 되어 버리는 문제가 발생합니다. 왼쪽의 3개의 온도(3000K, 4000K, 5000K) 별 그래프는 실험에 의해 실제로 관찰된 분포도입니다. 그래서 그 당시의 물리학자들은 이 그래프를 설명할 수 있는 이론을 정립하기 위해 골몰하였습니다.
플랑크가 이 그래프를 설명하기 위하여 창안한 물리 공식이 그 유명한
E = hν (E;에너지, h;플랑크 상수, ν;진동수) 입니다.
플랑크는 상기의 공식을 활용하여 아래의 그래프를 설명하는 함수를 도출하였습니다.

위 그림에서 살펴볼 점은 상기 3개의 온도 별 그래프의 형태가 정규분포곡선에서 왼쪽으로 치우쳐져 있다는 것이며, 또한, 온도가 높아질수록 그래프의 최고점이 점점 더 왼쪽으로 옮겨 간다는 사실입니다.

참고 자료

없음