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빛의 이중성

빛이 입자냐? 파동냐?에 대한 이해는 오랜 시간을 거치며 논의되었다. 먼저, 뉴턴(Isaac Newton)에 의해 작은 입자로 빛의 직진성을 설명하였다. 그러나, 이후 호이겐스 (Christiaan Huygens)는 간섭현상 등을 설명하기 위해 빛의 파동성을 주장하였다. 그 후 맥스웰(Clerk Maxwell)에 의하여 맥스웰 방정식을 만족하는 해(전자기파)가 빛이라는 것이 밝혀져 빛은 파동으로 깨끗하게 정리되는 듯 하였다. 그런데 흑체복사 때 나오는 빛의 파장에 따른 세기분포를 설명하기 위해서 플랑크는 특정 빛의 에너지가 연속적으로 채워지는 게(파동) 아니라 미세하기는 하나 작은 단위(입자)로 진행한다고 가정해야 흑체복사 분포를 설명할 수 있다는 것을 보였다. 이는 파장이 주어질 때 그 파장을 가진 빛..

광학 2023.01.09

상대성이론과 빛

빛의 속도는 아주 독특한 특징을 갖는다. 소리는 매질의 진행하는 방향으로 진동하며 전달되는데 반해 빛은 매질을 필요로 하지 않는다. 진공 속에서 소리는 전달될 수 없으나 빛은 진공에서도 전달되는 것도 같은 의미이다. 따라서, 빛의 속도는 광원이나 관측자의 상대적 운동에 상관없이 항상 일정한 값을 갖는다. 이는 1887년 마이켈슨(Michelson)과 몰리(Morley)의 '에테르'를 밝히기 위한 실험을 통해 밝혀졌다. 이론적으로는 1905년 아인슈타인(Einstein)의 특수상대성이론에서 대전제로 사용되며 밝혀졌다. 빛의 속도가 일정하다는 사실을 최초로 밝힌 마이켈슨-몰리 실험을 간략하게 살펴보자. 하위 그림과 같이 광원에서 나온 빛이 BS를 통과하면 빛이 두 경로로 나뉘지다 각각의 Mirror에서 반사..

광학 2023.01.06