빛 - 기술

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====== 빛 ======

빛(전자기)은 입자성과 파동성을 가진다. 이 중 빛의 입자성을 가리키는 빛의 또 다른 이름이 바로 광자다. 빛의 파동성을 가리키는 이름은 전자기파다.

빛이란 건 전자기력이 작용하는 역장(=전자기장)을 쉽게 부르는 이름이다. 근데 이 전자기장은 과학자들이 관측하기에 따라 입자처럼 보일 때도 있고 파동처럼 보일 때도 있다. 광자란 이 빛의 입자스러움을 가리키는 명칭.

일단 빛이기 때문에 당연히 광속으로 운동한다. 광자의 에너지는 E = h \nu E=hν하뉴이다. 처음 배울 때 하뉴라는 발음을 듣고 당황하기 쉬운데, 플랑크 상수 h h는 막스플랑크가 독일인이라 독일식으로 '하'라 읽고, 진동수 \nu ν는 로마자가 아니라 그리스 문자라 '뉴'라고 읽는다. 근데 사실 물리에선 h\nuhν보다 \hbar\omegaℏω를 훨씬 많이 쓰기 때문에 저 발음은 곧 잊히는 것이 보통이다. 또한, 광자는 운동량 p = h \nu /c p=hν/c를 갖는다.

전자기 상호작용을 매개하는 게이지 보손. 질량과 전하가 없고, 스핀이 1이다. 광자에 질량이 없다는 말에 "에너지는 곧 질량이므로 에너지를 가진 광자도 질량을 갖게 된다."고 답하는 경우가 많은데, 광자에 질량이 없다고 말할 때의 질량은 정지 질량이므로, 보통 상황에서는 굳이 그렇게 세세하게 따질 필요가 없다.

광자와 같이 질량이 없는 입자를 룩손이라고 하며, 룩손은 무조건 광속으로 움직인다. 룩손 이외의 입자는 광속보다 느리거나 한없이 가까워질 수는 있을지언정, 결코 광속으로 움직이지는 못한다. 속력을 올리는데 필요한 에너지는 질량이 커질 수록 늘어나므로, 질량이 0이면 에너지가 한없이 적어도 우주 최고속(=광속)으로 이동하게 된다. 밑변이 0인 분수는 무한대를 가르키는 것과 유사한 원리라고 보면된다. 우리우주에서 속도의 상한선이 약 초속 30만km로 정해져서 무한대가 아닐 뿐. 또, 질량이 없으므로 중력의 직접적인 영향을 받지 않기에, 광자의 이동방향의 휘어짐, 즉 빛의 휘어짐은 중력에 의한 시공간 왜곡의 강력한 증거가 된다.

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