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과학 꼼지락
2007.02.20 19:05
드브로이의 물질파라는 것이 있다.
그 개념을 말로 풀어 쓰자면

어떤 물체가 운동할 때 파장 λ(람다)는 플랑크상수 h(하)를 운동량 p로 나눈 값과 같다.

식으로 쓰게 되면 다음과 같다.

λ=h/p=h/(mv)

이 식은 언제나 성립할 것이다. 왜냐하면 드 브로이가 위 식으로 노벨상을 받았으니까.. ㅋㅋ
이제, 저 식을 이용하여 빛의 속도로 달라고 있는 광자의 질량을 계산해 보자. (참고로 광자의 정지질량은 0이다.)
먼저 질량을 구하고 싶은 거니까 양변에 질량을 곱하고 람다를 나누면

m=h/(λc)

위와같이 질량에 관한 식이 된다.
여기서 h, 플랑크 상수는 6.63x10^-34 Joule sec 이고,
빛의 속도 c또한 일정한 수로 Wikipedia에 따르면 정확하게 299792458m/sec 이라고 한다.
(본문에 exactly 라고 이텔릭체로까지 써 있는것으로 보아 꽤나 정확한 수치인가 보다.)
우변의 세 문자중 두 문자의 값은 일정하므로 광자의 질량을 결정할 수 있는 요인은 파장밖에 없다.
그렇다면...
빛의 색깔에 따라서 빛입자의 질량이 달라진다.

more..

이제 우리는 빛의 파장만 알 수 있으면 그 광자의 질량을 알 수 있게 된다!
파장을 알아서 질량을 알아 낸 후에는 운동량을 알 수 있다.
p=mv이고 여기서 v는 빛의 속도로 언제나 일정하니까 짧은 빛의 파장이 운동량이 더 크다는 것을 알 수 있다.
파장이 짧으면 동일 직선거리를 갈때 광자가 이동하는 곡선거리는 더 길어 지니까 광자자체의 속력은 늘어나지만 결국 속도는 일정하다.
운동량이 더 큰 광자가 어딘가에 부디칠 경우 충격량도 더 크다.
파장이 짧은 빛으로 광전효과실험을 하면 더 잘되는 이유를 이걸로도 설명할 수 있을 것같다.


p.s.제가 공부하다가 생각나서 쓴 것인데요 혹시 어디가 틀렸거나 하면 댓글 부탁드립니다.

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snowall | 2007.02.21 00:44 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
빛의 속도는 여러가지로 논란이 많았지만, exactly가 된 이유는, 거리의 정의를 빛의 속력에 기반하여 하기 때문에 더이상 빛의 속력은 측정하는게 아니라 정해진 숫자가 됩니다. 1을 1이라 부르고 0을 0이라 부르는 것과 비슷한 거죠.
혹시라도 오해할수 있는 사람이 있을지 몰라서 덧붙이면, 우리가 일상적으로 "질량"이라고 부르는 대상은 "정지질량"이며, 우리가 일상에서 경험하는 거의 대부분의 사건들은 빛의 속력보다 한참 느린 상태에서 일어나므로 거의 정지질량에 가까운 질량만 생각할 수 있습니다. 따라서, "빛은 얼마나 무겁나요?"라는 질문에 대한 대답은 위와 같이 할 수 있지만 그럼에도 불구하고 빛의 정지질량은 0입니다. (물론 꼼지락님은 오해 없으셨겠죠^^;;;)
꼼지락 | 2007.02.21 19:36 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
좋은 댓글 감사드립니다. ^^
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