안녕하세요. 유택상 전문가입니다.
Q. 레이저 포인트는 어떤 원리로 장거리까지 빛을 보낼수 있나요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.레이저 포인터는 빛의 결맞음(coherency)과 작은 발산각(divergence)을 이용하여 장거리까지 빛을 보낼 수 있습니다. 레이저 다이오드에서 생성된 빛은 매우 좁은 파장과 단일 주파수로 구성되며, 이러한 특성으로 인해 빛이 일직선으로 멀리 나아갈 수 있습니다. 빛의 발산각이 작아 빛이 퍼지지 않고 집중된 상태로 멀리까지 전달됩니다. 이러한 원리 덕분에 레이저 포인터는 다양한 용도로 사용됩니다.
Q. 전기가 도약전도를 할때 나오는 발열은 기존의 보통 전선들의 발열과 다르나요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.도약전도 시 발생하는 발열은 기존 전선의 발열과 다르게 나타납니다. 도약전도란 전자가 절연층을 통과하여 이동하는 현상인데, 이 과정에서 전자는 에너지를 방출하게 되어 발열이 발생합니다. 기존 전선에서의 발열은 주로 저항에 의한 것이며, 도약전도 과정에서는 전자의 에너지가 절연층에서 방출되므로 일부 다른 요인에 의해 발열이 발생합니다. 정확한 발열량은 조건에 따라 다르므로 일반화하기 어렵지만, 전류량과 전압에 따라 발열 특성이 다르게 나타날 수 있습니다. 일반적으로 도약전도에서는 불필요한 손실로 인해 더 많은 발열이 발생할 수 있습니다.
Q. 빛은 왜 다른 어떤것보다 속도가 압도적으로 빠를까요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어입니다.빛의 빠른 속도는 물리학적 특성에 기인합니다. 빛은 기본적으로 전자기파이며, 진공 상태에서의 속도인 약 299,792,458 m/s는 자연계의 상수로 받아들여집니다. 이런 속도가 가능한 이유는 매질 없이도 전파될 수 있는 전자기파의 본질 때문입니다. 전기장과 자기장이 상호작용하여 자기 자신을 계속 생성하며 전파되기 때문에 매질의 저항을 받지 않고 빠르게 이동할 수 있습니다. 매질이 있다면 빛의 속도는 줄어들지만, 여전히 다른 물질보다 빠른 편입니다. 이는 전자기파의 특성에 의해 지배됩니다.
Q. 양자역학에서는 어떤 물질을 특정 빛만을 어떻게 만드는건가요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.양자역학에서는 원자가 특정 에너지를 가진 전자 궤도 사이에서 전자의 이동이 발생할 때 특정 파장의 빛을 방출하는 것을 설명합니다. 네온사인과 LED는 이러한 원리를 이용합니다. 네온사인의 경우 네온 가스에 전류를 흘리면 전자가 에너지를 받아 더 높은 궤도로 이동하고, 다시 원래 궤도로 돌아오면서 특정 파장의 빛을 방출하여 붉은 빛을 냅니다. LED는 반도체 재료의 구성에 따라 전자와 정공이 재결합하면서 방출되는 빛의 파장이 달라집니다. 이는 반도체의 밴드갭 에너지 차이에 의해 결정되며, 이는 바로 특정 빛의 파장을 생성하는 원리입니다.
Q. 현대물리학에서는 빛의속도를 어떤 방법으로 측정하나요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.현대물리학에서는 빛의 속도를 측정하기 위해 주로 레이저 간섭계와 같은 고정밀 장비를 사용합니다. 그런 장비를 통해 빛이 특정 거리만큼 이동하는 데 걸리는 시간을 측정하고, 이를 이용해 빛의 속도를 계산합니다. 레이저 쿨링과 같은 기술도 활용되어 매우 짧은 시간 변화를 정확히 탐지합니다. 현재는 1초 기준으로 미터를 정의하기 때문에, 빛 속도의 불확실성이 사실상 제거되었습니다. 이렇게 하여 국제적으로 빛의 속도를 299,792,458 미터/초로 정의하고 있습니다.