물리학Ⅰ›파동

빛과 전자기파

Light and Electromagnetic Waves

빛은 전자기파!
💡 빛의 본질
①빛은 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하며 전파되는 파동
②매질 없이도 전파 가능 — 우주 공간도 통과 (진공에서 c = 3×10⁸ m/s)
③파장에 따라 감마선부터 라디오파까지 이름이 달라진다
④우리 눈에 보이는 빛(가시광선)은 전자기파의 극히 일부!
전자기파 스펙트럼
550 nm
🌈 가시광선의 범위
①가시광선: 380nm(보라) ~ 780nm(빨강)
②보라빛(λ 짧음) → 에너지 높음 / 빨간빛(λ 긴) → 에너지 낮음
③자외선: 피부를 태우는 이유 = 에너지가 가시광보다 높다
④적외선: 리모컨, 열화상 카메라에 사용

정리

📋전자기파 종류별 특징
감마선
핵반응에서 방출, 의료용 살균
λ < 0.01 nm
X선
뼈 촬영, 물질 투과력 강함
0.01 ~ 10 nm
자외선
살균, 피부 화상, 비타민D 합성
10 ~ 380 nm
가시광선
인간의 눈으로 감지 가능한 유일한 영역
380 ~ 780 nm
적외선
열에너지, 리모컨, 열화상
780 nm ~ 0.1 mm
마이크로파
전자레인지, 통신
0.1 mm ~ 10 cm
라디오파
TV, 라디오, 휴대전화 통신
> 10 cm
광자의 에너지 E = hf
광자의 에너지
E = hf = hcλ
h = 6.63×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s
✨ 빛의 이중성
①빛은 파동(간섭·회절)이면서 동시에 입자(광전효과)
②광전효과: 빛을 금속에 쏘면 전자가 튀어나옴
③진동수가 문턱값 이하이면 아무리 강한 빛이라도 전자 방출 불가
④이것은 빛이 hf의 에너지 덩어리(광자)로 작용하기 때문
⑤아인슈타인이 광전효과를 설명하며 노벨상 수상(1921)
총정리
속도
c = fλ
3×10⁸ m/s
에너지
E = hf
광자 에너지
🎯 시험 포인트
①모든 전자기파는 진공에서 같은 속도 c = 3×10⁸ m/s
②파장 짧을수록 진동수↑, 에너지↑ (감마선이 가장 위험)
③가시광선 범위: 380nm(보라) ~ 780nm(빨강)
④빛의 이중성: 간섭·회절 → 파동 / 광전효과 → 입자
⑤광전효과: E = hf − W (일함수) — 문턱 진동수 이하에서 전자 방출 안 됨