본문 바로가기

학문/광학23

[광학] 빛의 특성과 스펙트럼 : 가시광선부터 라디오파까지 우리 인류는 오래전부터 지금에 이르기까지 빛을 사용해 왔다. 또한 이 빛이라는 존재는 우리가 살아가는 데 있어서 없어선 안 될 존재이기도 하다. 빛이란 우리의 눈을 자극하여 물체를 볼 수 있게 하는 것으로, 좀 더 자세히 말하면 사람의 눈으로 들어와 시각 신호를 만들어낼 수 있는 전자기파이다. 여기서 전자기파(electromagnetic wave)란 수직인 방향으로 진동하는 전기장과 자기장의 두 진동면에 모두 수직인 방향으로 진행하는 파 또는 파동을 말하며 이는 빛을 파동의 성질로 볼 때 사용하는 말이다. 이 내용은 다음에 더 자세히 다룰 것이다. 사람의 눈으로 들어오는 빛은 가시광(visible light)이라고 하며 가시광에 해당하는 빛들이 모여있는 영역을 가시광선 영역이라고 한다. 과거에는 가시광선.. 2024. 11. 6.
[광학] 양자광학 : 빛의 역학적 관점, 양자 암호화에 대한 연구 양자광학(Quantum optics)은 다양한 광학 분야 중의 하나로, 빛의 특성 및 빛과 매질과의 상호 작용을 양자역학적인 관점에서 설명하는 학문이다. 양자역학에 의하면 빛은 전자기파로 다루어짐과 동시에, 광자라는 입자로도 다루어진다. 이는 빛의 양자적인 특징, 즉 광자를 언급하여 고전 전자기파의 이론으로는 설명이 불가능했던 원리들을 이용하며, 이에 따라 빛과 원자와의 상호 작용 등을 연구하고 설명할 수 있게 된다. 즉 빛과 매질의 상호 작용에서 빛은 광자 하나에 해당하는 에너지를 기본 단위로 하여 매질에 흡수되거나 혹은 방출되기도 한다. 양자광학의 중요한 연구 주제로는 양자 중첩(quantum superposition)과 양자얽힘(quantum entanglement) 현상이 있는데, 이들은 최근 양.. 2024. 11. 5.
[광학] 파동광학 : 간섭, 회절, 편광 물리광학(Physical optics)이라고도 불리는 파동광학(Wave optics)은 기하광학의 광선 근사, 결상 이론이 적용되지 않는 현상을 주로 다룬다. 빛이 입자냐 파동이냐 하는 논쟁은 20세기 알베르트 아인슈타인의 광전 효과로 빛은 입자성과 파동성이라는 양면성, 이중성을 갖고 있다고 해석되었고, 결론지어졌다.    빛의 파동성에 의한 현상 중 하나인 간섭(Interference) 현상은 파동이 위상을 지니기 때문에 발생하는 것으로, 진폭의 공간적인 보강 및 상쇄를 의미한다. 즉 2개 이상의 파(wave)가 동시에 한 점에 도달했을 때, 그 점에서 파가 강하게 합쳐지는 보강 혹은 상쇄되어 밝고 어두운 무늬가 반복적으로 나타나는 것을 말한다. 파동의 성질을 가진 것은 모두 이러한 특성을 가지고 있으.. 2024. 11. 5.
[광학] 광학의 세부 분야 : 기하광학, 파동광학, 양자광학, 분광학 물리학 중 빛의 거동과 특성을 연구하는 학문인 광학은 기하광학, 파동광학, 양자광학 그리고 분광학 등 다양한 세부적인 분야로 나뉜다. 이 중에서 기하광학은 빛의 진행을 아주 작은 "입자"의 개념으로 보고, 이 작은 입자 운동의 궤적을 "광선"으로 나타낸다. 광선의 진행을 직진 법칙, 반사 법칙, 굴절 법칙 이 3가지 기본 법칙을 기본으로 하여 광학의 전반적인 현상을 이해하는 학문 분야이다. 따라서 빛을 "입자"라는 관점에 둔, 입자성에 바탕을 두고 진공과 매질 속에서 빛이 이동하는(통과하거나 투과하는) 경로에 관심을 두고 기술하는 분야를 일컫는다. 광선의 경로는 직선 또는 곡선으로 나타낼 수 있으며, 이를 기술하거나 분석하기 위해서는 기하학의 기본 개념과 법칙을 바탕으로 하기 때문에 기하광학이라고 하는 .. 2024. 11. 4.
[광학] 빛의 특성을 연구하는 학문, 광학(Optics)의 역사 광학(Optics)이라는 단어는 고대 그리스어에서 유래한 말로, '외양'이라는 뜻을 가지고 있다. 광학은 물리학 중에서도 빛의 거동과 특성을 연구하는 분야이다. 이 중에는 빛과 물질의 상호 작용, 그리고 이를 검출하기 위한 장치의 구성도 함께 포함된다. 인류 문명의 초기부터 빛은 물리학뿐만 아니라 철학, 의학, 신학 등 여러 학문에 걸쳐서 언급되며, 연구되었다.  기원전 700년경, 고대 이집트인들과 메소포타미아인들은 광택이 나는 석영 결정으로 님루드 렌즈를 만들어냈고, 고대 로마인과 그리스인들은 유리 구체 내에 물을 채워 렌즈를 만들어냈다. 고대 그리스와 인도 철학자들은 빛과 시각의 이론을 발전시켜 냈으며, 뒤이어 그레코-로만 문화에서 '기하 광학'이 발전되기도 했다. 중세 이슬람의 과학자인 알 하이 .. 2024. 11. 4.

티스토리툴바