빛은 기체인가요? 아니면 플라즈마 인가요?
우리 주변의 대부분의 물질들은 고체, 액체, 기체로 구성되어 있을텐데요. 빛이나 라이타의 불꽃들은 단순 기체라고 하게에는 자체적인 에너지를 가지고 있는데요.
이런 빛과 라이타 불꽃은 기체인지 아니면 플라즈마에 속해있는지 궁금합니다. 우리주변에서 플라즈마 형태의 물질은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.
빛은 기체도, 액체도, 고체도 아닙니다. 기체, 액체, 고체는 원자에 기반한 입자의 밀집정도에 따른 상 분류입니다.
빛은 아인슈타인의 광전 효과를 통해 빛의 입자성이 증명되었었습니다. 하지만 토머스 영의 이중슬릿 실험을 통해 파동의 특성도 함께 보였습니다.
이때 부터 빛은 입자인지 파동인지에 대해 과학계에서는 큰 설전이 벌어졌습니다. (이 논의에 대해서는 보어-아인슈타인 논쟁이라고 검색하시거나 제5차 솔베이 회의를 검색해 보시기 바랍니다.)
이후 1927년에 미국의 클린턴 조지프 데이비슨이 실험적으로 전자에 파동적 성질이 있다는 것을 증명하였고 결국 과학자들은 빛이 파동성과 입자성 두 가지를 모두 가지고 있다는 결론을 내렸습니다.
현재는 빛을 광양자로 규정하고 있습니다. 광양자는 빛을 양자화 한 입자 이며 빛의 진동수가 v(Hz)일 때 1개의 광자가 가진 에너지 hv(J)로 주어지며, 여기서 h는 프랭크(Frank) 상수입니다. 빛은 전자파로서 즉, 파동으로서의 성질을 갖고 있지만 동시에 입자로서의 성질도 갖고 있습니다.
참고
광전효과 : 금속 등의 물질이 한계 진동수(문턱 진동수)보다 큰 진동수를 가진 (따라서 높은 에너지를 가진) 전자기파를 흡수했을 때 전자를 내보내는 현상입니다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 하는데, 보통 전자와 성질이 다르지는 않지만 빛에 의해 방출되는 전자이기 때문에 붙여진 이름입니다. 아인슈타인은 광전효과를 규명한 공로로 노벨상을 받았습니다.
빛은 기체도 아니고, 플라즈마도 아닙니다. 빛은 전자기파로 구성된 전자기복사의 일종으로, 공간을 전파하는 전자기파의 일종입니다. 전자기파는 전기장과 자기장의 진동으로 이루어져 있으며, 진동 수가 높을수록 파장이 짧아지고, 진동 수가 낮을수록 파장이 길어집니다. 빛은 이러한 전자기파 중에서도 가시광선에 해당하는 일정 범위의 파장을 갖는 전자기파를 의미합니다. 따라서 빛은 기체나 플라즈마와는 별개의 개념입니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 빛은 기체도 아니고 플라즈마도 아닙니다. 빛은 입자이자 파동이라고 정의 되어있는데요.빛이 입자와 같은 존재로서도 작용할 수 있는데, 이를 광자(photon)라고 부릅니다. 반면에 빛은 파동 형태로도 전달될 수 있는데, 이는 전자기파로서의 성질을 갖는 것입니다.
광자는 질량이 없는 전하를 가진 입자로서, 에너지를 전달하는데 사용됩니다. 빛이 물체에 부딪치면 물체에 전달되는 운동 에너지가 있고, 이 운동 에너지는 물체를 밀거나 물체를 가열시키는 등의 역할을 합니다. 이와 같이 빛이 입자로서의 성질을 갖게 되는 것은 이러한 에너지 전달과 같은 작용에서 나타납니다.
반면에 빛은 파동 형태로서도 전달됩니다. 이러한 파동의 특성은 주파수, 파장, 진폭 등으로 표현됩니다. 빛의 파동의 특성 중 파장은 빛의 색깔을 결정하는데 영향을 미치며, 진폭은 빛의 밝기를 결정합니다. 이러한 빛의 파동의 특성은 빛의 간섭, 회절, 굴절 등과 같은 현상에서 나타나게 됩니다.
안녕하세요.
빛은 광자라는 기본입자입니다.
우리가 아는 고,액,기체 상탱의 물질이 아닙니다. 물론 플라즈마도 아니에요.
빛은 전자기파의 일종으로 광자를 매개체로 이동하고, 플라즈마는 물질이 원자핵과 전자로 나뉘어진 상태를 말합니다.
라이터 불꽃은 연소반응으로 인해 발생한 열과 빛에너지가 방출되어 눈에 보이는 것입니다.
플라즈마는 우리 주변에서 쉽게 볼 수 없습니다.
가령 질소 기체가 있다고 한다면, N - N 질소원자 두개가 전자로 인해 결합한 상태입니다.
플라즈마는 질소원자 두 개가 결합이 깨지고 질소 원자핵과 전자도 결합이 깨진 상태를 말합니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
빛은 기체나 플라즈마와 같은 상태가 아닌 전자기파의 일종으로, 질량이 없는 전자기파로 구성되어 있습니다. 빛은 공간을 전파하는 전자기파이며, 전자기파는 전자기장과 자기장의 진동으로 이루어져 있습니다. 이러한 전자기파는 공간에 존재하는 전자와 상호작용할 수 있으며, 이를 통해 빛을 감지하고 사용할 수 있습니다. 따라서 빛은 기체나 플라즈마와 같은 물질 상태가 아니며, 다른 전자기파와 마찬가지로 공간 자체에 존재합니다.
아주 오래전부터 인류는 빛의 본질에 대한 호기심을 품어왔습니다. 본격적으로 빛에 대한 연구는 17세기부터 진행되었는데요.
수많은 과학자와 철학자들은 빛이 무엇으로 이루어졌는지에 대해 여러 가지 가설을 만들어냈고, 시간이 흐르면서 점차 그 선택지는 두 가지로 좁혀지게 됩니다.
17세기 과학자 아이작 뉴턴은 빛은 수많은 알갱이로 구성되어 있다는 입자설을 주장했는데요.
하지만 동시대에 활동했던 네덜란드의 과학자 호이겐스는 빛이 공기 중의 어떤 특별한 매질을 통해 진행하는 파동이라고 주장했습니다.
빛이 파동일까, 입자일까 하는 문제는 무려 150년 동안이나 논란이 되었는데요.
150년이 지난 1801년, 어떤 한 실험이 등장하게 되면서 이런 논란은 잠잠해지게 됩니다.
그 실험은 바로 토머스 영의 '이중 슬릿 실험'입니다. 이중 슬릿 실험'이 무엇인지, 궁금한 S와 함께 알아보도록 하겠습니다.
실험에 앞서 필요한 재료를 소개해드릴게요. 이중 슬릿을 만들 작은 액자, 레이저포인터, 유리 표면을 발라 빛의 투과를 막아주는 무광 흑색 래커, 면도날입니다.
