빛(광, Light)의 성질/세기/속도/파장

빛(광, Light)의 성질/세기/속도/파장

 

1. 빛 또는 광 (Light)

ㅇ 복사하는 에너지 (Radiation Energy)

ㅇ 파동성 및 입자성 모두를 갖음 (빛의 이중성)

- 공간을 전파하는 파동성으로 볼 때는, 전자기 복사선(전자기파,전자파)이라고 함

- 흡수/방출 과정에 주로 나타나는 입자성으로 볼 때는, 광자(Photon)라고 함

 

2. 빛의 성질

ㅇ 빛 성질의 다양성

- 빛의 직진성 : 모든 방향으로 퍼져나가며 직진함. 이를 광선이라고 함

. 직진하는 빛이, 서로 다른 매질의 경계면에서 : 입사 반사 투과 흡수 굴절

. 빛의 직진성과는 모순되는 반대 현상 : 회절, 간섭, 편광, 산란

. 빛의 전파 모형 : 두 극단적이고 단순화시킨 모형 (평면파, 구면파)

- 빛의 파동성

. 간섭 : 빛의 간섭(보강간섭/소멸간섭)

. 회절 : 빛 파동이 직선 경로에서 벗어나는 현상

. 편광 : 빛은 횡으로 진동하는 전자기파

. 빛의 파동성에 근거한 방정식 : 맥스웰 방정식

- 빛의 입자성 : 광전효과, 열 복사, 컴프턴 산란

- 빛의 온도 의존성 : 흑체, 색온도

- 빛의 발생

- 빛의 에너지 방출

ㅇ 빛 성질의 구분

- 빛의 색깔의 단일성 여부 : 단색 광(Monochromatic), 다색 광(Polychromatic)

- 빛의 편광이 일정한 여부 : 선형 편광, 무 편광

- 빛의 편광 상태에 따라 : 평행 편광, 수직 편광

- 빛의 위상의 일치성 여부 : 가간섭성(Coherent), 비간섭성(Noncoherent)

- 빛의 퍼짐 여부 : 평행 광(Collimating), 방사 광

 

3. 빛의 량(量), 세기(밝기), 단위

ㅇ 빛의 량(광량) 광선속 (빛의 다발량) [lm, 루멘]

ㅇ 빛의 세기 광도 (점광원 밝기의 척도) [cd, 칸델라]

ㅇ 발광 세기 휘도 (발광면 밝기의 척도) [cd/㎡]

ㅇ 수광 세기 조도 (수광면 밝기의 척도) [lx, 룩스] = [lm/㎡]

 

4. 빛의 속도 (광속도)

ㅇ 매질에 따라 빛의 속도가 달라짐

- 진공중 (매질이 없는 진공 중에서 가장 빠름)

. c = 1 / √ε。μ。≒ 3 x 108 [m/s] (c는 라틴어의 celer 빠르다에서 나옴)

.. 지구를 한 바퀴 도는데 1/7 초 정도 (소리 속도 340 m/s 보다 거의 10만배)

- 물속에서는, c ≒ 2.24 x 108 [m/s]

- 유리에서는, c ≒ 1.85 x 108 [m/s] 등

ㅇ 매질 파라미터와의 관계

- 굴절률 n 과의 관계

. n = c/vp ≥ 1

.. 굴절률은 진공 중 빛의 속도 c를 매질 내 빛의 속도 vp로 나눈 비율

- 유전율 ε,투자율 μ 과의 관계

. c = 1 / √εμ

ㅇ 파동 속도(v), 주파수(f), 파장(λ) 관계 : 즉, 세 양(量)이 상호 연관적임

- 파동 속도 = 주파수 x 파장 ( v = f λ, c = f λ )

 

5. 빛의 파장,주파수

ㅇ 빛의 파장

- 통상, 380 ~ 780 nm 사이의 가시광선 영역을 말하나,

. 파랑 약 480 nm 이하, 녹색 약 480~560 nm, 빨강색 약 630 nm 이상 등

- 넓게는, 적외선(780~1000 ㎚), 가시광선(빨주노초파남보), 자외선(10~397 ㎚) 영역 까지,

- 더 넓게는, 감마선(0.03 ㎚ 이하), X 선(0.03~30 ㎚)까지도 포함하기도함

ㅇ 빛의 주파수

- 통상, 3000 GHz 이상 (가시광선 430 ~ 750 THz)