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KISTI 과학향기 제1762호

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빛이란 무엇인가?

자막
빛은 우리와 우주를 연결해 줍니다.
빛을 통해 우리는 멀리 있는 별의
태초의 모습을 되돌아 볼 수도 있습니다.
그런데 빛이 뭘까요?
간단히, 빛은 가장 작은 단위의 에너지입니다.
부피가 없는 기본 입자인 광자의 형태로 이동하죠.
더 작게 쪼갤 수 없고, 나타나거나 사라질 뿐이죠
또한 빛은 파동-입자의 이중성을 띕니다.
입자이면서 동시에 파동이라는 말이죠.
말도 안 된다구요?
우리가 흔히 빛이라 부르는 것은 가시광선입니다
전자기파의 극히 일부분일 뿐이죠
전자기파 형태로 나오는 에너지입니다
전자기파는
수많은 파장과 주파수를 가집니다
감마선은 가장 큰 에너지를 가졌기에 가장 파장이 짧습니다
감마선의 파장은 보통 0.00000001 미터보다 짧습니다
수소원자보다 훨씬 작은 길이죠
수소원자와 1센트 동전의 차이는
1센트 동전과 달의 차이와 비슷하죠
가시광선은 전자기파의 중간쯤에 있습니다
약 400~700 나노미터 정도의 길이를 갖죠
빅테리아와 비슷합니다
전자기파의 반대쪽 끝에 있는 라디오파는 최대 100km 파장을 갖습니다
우리가 알기에 가장 긴 파장은
만에서 십만 km에 달하기도 합니다
지구보다 훨씬 길죠
물리적으로 전자기파는 모두 같습니다
모두 입자-파동성을 띄고 빛의 속도로 날아다니죠
단지 주파수만 다릅니다
근데 가시광선이 특별한 이유가 뭘까요?
사실... 그런 거 없습니다
그냥 눈이 만들어 질 때
가시광선을 보도록 진화한 것 뿐이죠
단, 완전히 우연은 아닙니다
전자기파 중에서 가시광선만이
물속에서도 잘 전달됩니다
그래서 수백만 년 전, 눈이 진화할 때 가시광선에 적응한 거죠
아주 현명한 선택이었죠 빛이 물체에 반응할 때
빛의 방향까지 변하기 때문에
우리 주위에 뭐가 있는지
순식간에 알아낼 수 있었죠
생존에 큰 도움이 되었습니다
자 그럼 빛은 어디서 올까요?
전자기파의 수많은 파장은 원자나 분자가 높은 에너지 상태에서
낮은 상태로 떨어질 때 냅니다
에너지를 버릴 때 전자기파로 내보내는 거죠
원자 수준에서, 원자 속 전자가 들떠있다
제자리로 돌아갈 때, 가시광선이 나오면서
남아도는 에너지를 버립니다
반대로 전자에 흡수된 빛은
전자를 들뜨게 만듭니다
실제로 움직이는 전자는
진동하는 자기장을 만듭니다
자기장은 다시 수직의 전기장을 만들어 내죠
이 두 장이 공간을 가로지르면서
에너지를 전달합니다
출발점의 정보를 나른다고 할 수 있습니다
왜 우주에선 빛이 가장 빠를까요?
다르게 생각해 보죠
우주에선 가장 빠른 속도가 얼마일까요?
정답은 C, 진공에서 초당 299,792,458 미터,
한 시간에 10억 킬로미터입니다
전자기파는 그냥 이 속도만 냅니다
질량이 없는 입자는 무조건 빛의 속도로만 달립니다 어중간한 속도는 없습니다
촛불에서 나온 빛은
느리게 출발하지 않습니다
나오자마자 빛의 속도죠
그럼 빛의 속도가 왜 한정돼 있을까요?
글쎄요?
우리 우주가 그리 생겨먹었습니다
아직 똑 부러지는 해답을 찾지 못했죠
빛은 전자기파의 일부분입니다
기본입자들은 파동성도 띄고 있죠
전기장과 자기장의 조화로
우주 최고 속도로 날아다닙니다
그래서 결론이 뭐죠?
빛의 속도로 날아다닌다거나
쌍둥이의 시간이 다르게 간다거나, 양자역학 어쩌구 저쩌구
그건, 나중에 알려드리죠
지금은 그냥 빛을 볼 수 있다는 것에 감사합시다
덕분에 우주를 들여다 볼 수 있으니까요
우리가 뭔가를 들여다 볼 때, 우리가 존재한다는 걸 느끼게 해주니까요
기사
.
번역자: Amara.org
영상: Kurzgesagt – In a Nutshell
출처: https://www.youtube.com/watch?v=IXxZRZxafEQ
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