빛은 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하며 전파되는 전자기파예요.
매질 없이도 진공에서 약 3×10⁸ m/s로 나아가고, 파장에 따라 감마선부터 라디오파까지 이름이 달라져요.
우리 눈에 보이는 가시광선은 전자기파 스펙트럼의 아주 작은 일부예요.
이 페이지에서는 파장을 슬라이더로 바꿔 가며 스펙트럼 어디에서 어떤 이름이 붙는지 직접 확인해 봐요.
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
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전자기파 스펙트럼에서 파장별 영역과 에너지를 보여주는 시각화
🌈 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
List전자기파 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
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파장에 따른 빛의 색상과 에너지 크기 비교
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)
예제로 익히기
예제 1
진공에서 진동수 5×10¹⁴ Hz인 빛의 파장은? (c = 3×10⁸ m/s)
1
c = fλ에서 λ = c/f.
λ = cf
2
c = 3×10⁸, f = 5×10¹⁴를 대입한다.
λ = 3×1085×1014 = 6×10-7 m
▸ 6×10⁻⁷ m (600 nm)
진공에서 모든 빛의 속력은 c로 일정. λ = c/f로 파장을 구한다. 600 nm는 주황빛 영역.
예제 2
두 빛 A(자외선)와 B(적외선) 중 광자 에너지가 더 큰 것과 그 이유는?
1
광자 에너지 E = hf이므로 진동수가 클수록 에너지가 크다.
E = hf
2
자외선은 적외선보다 파장이 짧아 진동수가 크다 (c = fλ).
λUV < λIR ⇒ fUV > fIR ⇒ EUV > EIR
▸ A(자외선)의 에너지가 더 크다
파장이 짧을수록 진동수와 광자 에너지가 크다. 자외선·X선이 위험한 이유.
총정리
속도
c = fλ
3×10⁸ m/s
에너지
E = hf
광자 에너지
수능 유형 변형
다음 전자기파를 파장이 긴 것부터 짧은 순서로 옳게 나열한 것은?
①전파 > 적외선 > 가시광선 > X선
②X선 > 가시광선 > 적외선 > 전파
③가시광선 > 적외선 > 전파 > X선
④적외선 > 전파 > X선 > 가시광선
⑤전파 > 가시광선 > 적외선 > X선
▸ ① 전파 > 적외선 > 가시광선 > X선
1
전자기파 스펙트럼은 파장이 긴 것부터: 전파 > 마이크로파 > 적외선 > 가시광선 > 자외선 > X선 > 감마선.