2 정보 통신의 활용

1단계 생각 펼치기
화재 감지기 덕분에 인명 피해
를 막다.

2단계 해결하기 3단계 생각 모으기 4단계 생각 넓히기

전자기파 스펙트럼, 빛의 이중
1. 개념 확인
성, 전하 결합 소자, 물질의 이 사물을 알아보는 3D 카메라
2. 아하! 그렇구나
중성, 전자 현미경

알고 있나요?

파동에는 어떤 것들이 있는가?

빛은 어떤 성질이 있는가?

작은 물체를 크게 확대하여 보는 기구에는 어떤 것들이 있는가?

화재 감지기 덕분에 인명 피해를 막다.

생각 펼치기

다음은 화재 감지기가 폭발 사고를 감지해 피해를 막았다는 뉴스 보도이다.

뉴스 보도를 읽고 친구와 함께 생각해 보자.
어젯밤 화학 물질이 저장돼 있는 창고에 큰 폭발
사고가 발생했습니다. 다행히 인근에 설치된 화
재 감지기가 폭발을 일찍 감지해 큰 화재로 이어
지는 피해를 막았습니다.

화재를 막을 수 있었던 것은 저기 보
는 것과 같이 창고로부터 약 30 여 미
터 떨어진 곳에 설치된 화재 감지기
덕분인데요. 감지기는 멀리 떨어진
곳에서도 폭발이나 화재에서 발생하
는 적외선이나 자외선을 감지하며,
매년 발생하는 다양한 화재로 인명 피해뿐만 아니
화재 전후의 영상을 방재 센터로 전
라 막대한 경제적 손실이 발생하는데요. 화재는 예
송한다고 합니다.
방이 최우선이겠지만 부주의로 인해 발생한 화재를
이 감지기처럼 재빨리 감지하여 알려 준다면 인명
피해와 재산 피해를 크게 줄일 수 있을 것입니다.

166 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 166 2018-08-10 오후 6:11:21

 생각해 볼까요?

일반적으로 빛은 적외선, 가시광선, 자외선으로 구분할 수 있다. 이 빛들은 어떤 차이가 있

을까?

빛을 감지하여 전기 신호로 전환하는 장치에는 어떤 것들이 있는지 생각해 보자.

디지털카메라는 어떻게 영상을 기록하는 것일까?

화재가 발생했을 때 나타나는 다양한 신호를 감지하는 감지기에는 열 감지

기, 연기 감지기, 불꽃 감지기 등이 있다. 이러한 화재 감지기들은 화재의 종류
나 설치 장소 및 환경 등을 고려하여 적절하게 설치해야 한다. 이 중 불꽃 감지기
는 연기가 발생하지 않는 유류 화재나 폭발을 감지할 수 있으며, 감시 범위가 넓
어 화염원으로부터 멀리 떨어진 곳에 설치한다. 특히, CCTV(Closed-Circuit
Television) 회로로 전송되어 온 영상 신호는 지능형 영상 분석 프로그램을 이
용하여 화재를 판단하거나 감시하는 데 유용하게 이용되며, 이를 기반으로 그림
III - 20과 같은 통합 방재 시스템을 운영할 수 있다.

CCTV 감지 센서 수신기 소화 장비

유관 기관 협조 화재 발생
요청 발견

방재 센터

화재 방송 신속 보고 출동 지시

화재 경보 상황 전파 소방서

그림 III - 20 통합 방재 시스템 구성

이 단원을 공부하면 우리는

나는 이 단원에서

1. 다양한 전자기파를 파장에 따라 구분하고, 그 사용 예를 찾아 설명할 수 있습니다.

2. 빛의 이중성을 알고, 영상 정보가 기록되는 원리를 설명할 수 있습니다.

3. 물질의 이중성을 알고, 전자 현미경의 원리를 설명할 수 있습니다. 을(를) 익히겠다.

2. 정보 통신의 활용 167

금성교과서(물리I).indb 167 2018-08-10 오후 6:11:22

 해결하기 1 전자기파는 어떤 성질이 있을까? 학습 목표 | 전자기파의 발생과 성질을 설명할
수 있다.

다른 조리 기구와는 다르게 전자레인지로 음식을 데우면, 음식을 담은

용기는 뜨겁지 않아도 안에 든 음식은 골고루 잘 데워진다.


짝 토의 전자레인지는 어떻게 음식만 짧은 시간에 골고루 데울까? 또, 전자레
인지를 사용할 때는 금속 용기 등을 사용하지 말아야 한다. 그 까닭은
무엇일까?

우리 생활의 편리함을 제공할 뿐만 아니라 자연 현상에 대해 다양한 정보

를 제공하고 있는 전자기파는 다른 파동과는 어떤 차이가 있는지 알아보자.

탐구 ➊ 토의 소리와 다른 파동 찾기 사고력

목표 여러 파동을 구분하여 설명할 수 있다.

그림 (가)는 옆에 있는 친구와 대화하는 모습이고, (나)는 스마트폰으로 친구와 영상

통화를 하는 모습이다. 그림을 보고 토의해 보자.

(가) (나)

1. (가)와 (나)에서 각각 이용되는 파동에는 어떤 것들이 있는지 말해 보자.

2. 이 파동들의 공통점과 차이점에 관해 토의해 보자.
3. 우리의 생활에 이용되는 여러 파동의 특성을 말해 보자.

우리 주위에는 여러 가지 전자기파가 전파되고 있다. 전자

기파란 그림 III - 21과 같이 전하가 가속 운동을 할 때, 전기장
과 자기장이 서로를 유도하여 수직으로 진동하면서 주위 공간
으로 퍼져 나가는 파동으로 매질이 없어도 진행한다.
1864년 맥스웰은 전기장과 자기장의 관계로부터 전자기파의
존재를 예언하였고, 진공에서 전자기파의 속력이 이론적으로
c=3\10*`m/s라는 것을 계산하였다. 이것은 당시 알려져
그림 III - 21 전자기파의 발생과 진행
있던 빛의 속력과 같아 빛도 전자기파의 일종이라고 하였다.

168 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 168 2018-08-10 오후 6:11:25

 빛의 반사와 굴절 등의 성질이 전자기파에도 있다. 햇볕을 쬐면 따뜻해지듯이 전자기파의 속력(v)은 파장 (k)과
진동수 (  f )의 곱이다.
전자기파를 이용하여 음식을 데울 수도 있다. 전자기파인 마이크로파를 발생시 v=kf

켜 음식을 데우는 전자레인지를 통해 전자기파의 성질을 알아보자.

탐구 ➋ 실험 전자기파의 여러 가지 성질 탐구 능력

목표 전자기파의 여러 가지 성질을 설명할 수 있다. 5분 안전

전자레인지, 접시, 초콜릿 1. 전자레인지의 내부를 관찰할

준비물
때는 반드시 전원을 제거한다.

과정 2. 금속 띠가 있는 접시는 사용
하지 않도록 한다.
전자레인지의 전원을 끈 상태에서 내부와 외부를 관찰하자. 3. 전자레인지 작동 시 1`m 이
상 떨어져 있도록 한다.
회전판을 제거하고, 초콜릿을 접시에 담아서 전자레인지에 넣어 보자.
전자레인지를 약 30~40초 정도 작동시킨 후 초콜릿을 꺼내 관찰하자.
과정 과정

결과 및 정리

1. 전자레인지에서 발생하는 마이크로파의 진동수는 몇 GHz인가?

2. 전자레인지의 내부는 주로 어떤 재질로 되어 있으며 그 까닭은 무엇인가?
3. 접시와 초콜릿 중에서 어느 것이 더 온도가 높은가?
4. 초콜릿의 특정 부분이 많이 녹은 까닭을 설명해 보자.
5. 전자기파의 여러 가지 성질에 대해 토의해 보자.

전자레인지에서 발생하는 마이크로파는 물에 잘 흡수되는 성질이 있어 초콜릿

은 가열되어 녹게 된다. 이때 초콜릿의 특정 부분이 많이 녹게 되는 것은 그 부분
에서 보강 간섭이 일어나기 때문이다. 전자기파는 진공에서 진행하는 속력은 모
두 같지만, 파장이나 상호 작용하는 물질에 따라 그림 III - 22처럼 반사되거나 흡
수, 투과되는 정도가 다르다. 그림 III - 22 전자기파의 반사, 흡수, 투과

확인하기
핵심 역량 평가하기
전자기파의 발생과 여러 가지 성질
1. 이해 진동수가 10`GHz인 전자기파의 파장은 진공에서 몇 cm인가?
을 설명할 수 있다.
2. 적용 전자레인지의 문에 있는 금속 그물망은 어떤 역할을 하는지 설명해 보자.

2. 정보 통신의 활용 169

금성교과서(물리I).indb 169 2018-08-10 오후 6:11:32

 해결하기 2 전자기파는 어떻게 이용될까? 학습 목표 | 전자기파 스펙트럼을 알고, 전자기
파가 이용되는 예를 설명할 수 있다.

열화상 카메라는 물체에 접촉하지 않고도 온도를 측정할 수 있을 뿐만

아니라 대상 전체의 온도 분포를 알 수 있으며, 질병을 진단하거나 산업 현
장에서 기계의 과열 부위를 쉽게 파악할 수 있어 매우 유용하다.


짝 토의 열화상 카메라는 어떤 전자기파를 이용하여 온도 분포를 알 수 있는
것일까?

우리 주변에는 생활을 편리하게 하는 기능을 가진 기기들이 많지만 스마

트폰만큼 다양한 기능을 한꺼번에 갖춘 기기는 드물 것이다. 다양한 정보를 주고
받는 스마트폰에서는 어떤 종류의 전자기파를 이용하고 있는지 알아보자.

탐구 ❸ 조사, 발표 스마트폰에서 이용하는 다양한 전자기파 탐구 능력

목표 전자기파를 분류하고 이용되는 예를 찾아 설명할 수 있다.

1. 그림 III - 23에서 진동수가 가장 큰 영역과 가장 작은 영역의 전자기파를 각각 말해 보자.

2. 스마트폰에서 전자기파를 이용하는 다양한 기능과 용도를 찾아 아래 표에 적어 보자.
3. 각각의 기능들이 이용하는 전자기파의 진동수를 조사해 보자.
스마트폰의 기능 용도 전자기파의 진동수
통화 음성 전달 800`MHz ~ 2.6`GHz

4. 일상생활에서 전자기파가 이용되는 다양한 예를 조사하여 발표해 보자.

그림 III - 23 전자기파 스펙트럼과 이용

(가) 라디오파는 라디오, 휴대 전화 등의 무 (나) 적외선 주로 열을 내는 물체에서 발생 (다) 가시광선 인간이 눈으로 감지할 수 있
선 통신에 사용되며, 마이크로파는 기상 관측 하고, 리모컨, 야간 촬영, 자동문, 외과용 수 으며, 식물의 광합성뿐만 아니라 망원경이
에 필요한 레이더와 위성 통신에 이용된다. 술 레이저, 온도 측정 등에 이용된다. 나 현미경과 같은 광학 기기에서 이용된다.

170 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 170 2018-08-10 오후 6:11:41

 정리

1. 스마트폰에서는 주로 어느 영역에 해당하는 전자기파를 이용하는가?

2. 전자기파를 분류할 수 있는 기준으로 어떤 것이 있을지 생각해 보자.

전자기파를 진공에서 파장 또는 진동수에 따라 분류하여 나타낸 것을 전자기파 인터넷 활용하기

스펙트럼이라고 한다. 전자기파 스펙트럼을 살펴보면, 우리 눈이 감지하는 빛인 전자기파에 대한 이해와 안전

한 사용에 대해 알아보자.
가시광선보다 파장이 짧은 영역에는 자외선, X선, 감마(c)선이 있고, 가시광선 국립전파연구원(http://rra.
go.kr)
보다 파장이 긴 영역에는 적외선과 마이크로파, 라디오파가 있다.
우리가 주변의 사물을 볼 수 있고 따뜻함을 느끼며, 햇빛에 피부가 타는 것 등 인터넷에서 ‘전자기파의 종
류와 이용’을 검색하여 다양
은 모두 전자기파의 작용이다. 또 방송 매체의 활용, 종양의 조기 발견과 같은 의 한 자료를 찾아보자.

료 진단, 비파괴 검사, 망원경 사용에 이르기까지 전자기파의 이용 분야는 매우

넓다. 그림 III - 23은 전자기파가 우리 생활에서 이용되는 예를 나타낸 것이다.

2 전자기파와 관련된 다음 사항을 모둠별로 조사하여 발표해 보자.

① 테라헤르츠파의 이용 ② X선의 발견과 이용
③ 와이파이(Wi-Fi; Wireless Fidelity)와 라이파이(Li-Fi; Light Fidelity)
④ 전리층이 전자기파의 전파에 미치는 영향
⑤ 무선 인식(RFID; Radio Frequency Identification) 시스템의 원리와 이용

확인하기
핵심 역량 평가하기
전자기파를 분류할 줄 알고, 각각을
1. 이해 열화상 카메라는 어떤 종류의 전자기파를 이용하는가?
이용하는 예를 찾아 설명할 수 있다.
2. 적용 기상 레이더와 컴퓨터 단층 촬영(CT; Computer Tomography)에서 이용하는
전자기파는 각각 무엇이며, 전자기파의 어떤 성질을 주로 이용하는가?

(라) 자외선 살균 작용이 있어 식기를 소독 (마) X선 고속의 전자가 금속에 충돌할 때 (바) 감마(c)선 원자핵이 붕괴할 때 방출되
할 때 이용된다. 또한, 위조지폐를 감별하거 발생하며 에너지가 크고 투과력이 강해 병 며, 에너지가 매우 커서 의료 기기 살균, 암
나 범죄 수사 등에 이용되기도 한다. 의 진단이나 물품 검사 등에 이용된다. 치료, 비파괴 검사, 품종 개량 등에 이용된다.

2. 정보 통신의 활용 171

금성교과서(물리I).indb 171 2018-08-10 오후 6:11:54

 세상을 바꾸는
물리 우리가 보는 세상과 동물이 보는 세상이 같을까? 과학과 예술

우리는 무수히 많은 전자기파의 세상 속에서 살고 있지만, 예를 들어 뱀은 시력이 나쁘지만, 우리가 보지 못하는 적

우리가 볼 수 있는 전자기파는 아주 좁은 가시광선뿐이다. 외선을 감지할 수 있어 밤에도 먹이를 사냥한다. 조류나 나
우리 눈에는 명암을 구분하는 시각 세포뿐만 아니라 색을 비, 벌 등의 곤충은 자외선까지 볼 수 있다. 봄철에 꽃을 찾
감지하는 시각 세포도 있다. 이것으로 색을 구분할 수 있어 자 아 꿀을 따는 벌이 보는 꽃은 어떤 모습일까?
연의 모습을 천연색 그대로 볼 수 있다. 그림 III - 24 는 노르웨이의 사진작가 비에른 뢰슬렛
한편 개, 고양이 등과 같이 사람보다 적은 종류의 전자기 (Ro
/ rslett, B.)이 디지털카메라에 적외선이나 자외선을 통

파를 보는 동물들도 있고, 사람보다 더 많은 종류의 전자기 과시키는 필터를 이용하여 꽃을 촬영한 것이다. 가시광선에
파를 볼 수 있는 동물들도 있다. 이들은 우리가 보지 못하는 서는 보이지 않는 꽃의 무늬가 자외선에는 뚜렷하게 구분되
적외선이나 자외선을 감지할 수 있다. 어 나타나는 것을 볼 수 있다.

(가) 적외선 (나) 가시광선 (다) 자외선

그림 III - 24 적외선, 가시광선, 자외선을 이용하여 촬영한 꽃

과학 글쓰기

우리는 많은 전자기파 중에서 가시광선 영역만을 볼 수가 있다. 만약에 가시광선 외에 다른 한 영

역의 전자기파를 볼 수 있는 능력이 주어진다면 어떤 영역의 전자기파를 볼 수 있는 능력을 갖고 싶
은지 그 까닭과, 그 능력을 이용하여 무엇을 할 것인지 자기 생각을 써 보자.

172 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 172 2018-08-10 오후 6:11:58

 해결하기 3 빛은 파동일까 입자일까? 학습 목표 | 빛의 이중성을 알고, 광전 효과
현상을 설명할 수 있다.

오른쪽 그림은 사람의 앞모습일까, 옆모습일까? 한 사람의 모습이 앞모습처럼

보이기도 하고 옆모습처럼 보이기도 한다.

짝 토의 하나의 대상에 서로 양립할 수 없는 성질이 나타난다면 우리는 이것을 어떻게

이해해야 할까?

빛은 파동으로 반사, 굴절뿐만 아니라 아름다운 무늬를 만드는 간섭이나 회절

도 일어난다. 또한, 금속에 빛을 비추면 전자가 방출되는 현상이 나타나기도 하
는데, 이것은 어떻게 설명할 수 있을까?
태양 전지, 디지털카메라, 스캐너, 복사기 등은 모두 빛에너지를 전기 에너지로 바 회절
파동이 진행하다 장애물을 만났을 때
꾸거나, 빛을 이용하여 정보를 전기 신호로 변환하는 기기들이다. 이들은 모두 빛에
장애물 뒤를 돌아 진행하는 현상을
의해 전자가 들뜨거나 방출되는 현상을 이용하는데 이 현상에 대해 알아보자. 말한다.

탐구 ➍ 실험 광전 효과 탐구 능력 문제 해결력

목표 빛에 의해 전자가 방출되는 현상을 관찰하고 이를 설명할 수 있다. 5분 안전

자외선을 피부에 직접 쪼이지

준비물 검전기, 사포, 아연판, 털가죽, 플라스틱 막대, 자외선등, 형광등, LED등(백색)
않도록 하고, 보안경을 쓰고 실
험한다.
과정

사포로 깨끗하게 문지른 아연판을 검전기의 금속판 위에 올

려놓자.
털가죽에 문지른 플라스틱 막대를 이용하여 검전기를 (-)전 대전하는 과정에 관해서는 84쪽을
하로 대전하자. 참조하자.

아연판에 자외선을 쪼이고 검전기의 금속박을 관찰해 보자.

아연판에 쪼이는 자외선의 세기를 다르게 하거나 다른 광원
을 이용하여 실험을 반복해 보자.

결과 및 정리

1. 금속박이 오므라드는 경우는 어느 경우이며, 왜 금속박이 오므라드는지 설명해 보자.

2. 광원의 종류나 빛의 세기에 따른 실험 결과의 차이를 서로 토의해 보자.
3. 실험 결과를 바탕으로 빛의 특성에 관해 토의해 보자.

자기 평가

1. 자외선등과 형광등에서 방출되는 빛은 어떻게 다른지 설명할 수 있는가?

2. 금속박이 오므라드는 까닭을 설명할 수 있는가?

2. 정보 통신의 활용 173

금성교과서(물리I).indb 173 2018-08-10 오후 6:11:59

 그림 III - 25와 같이 금속판에 특정한 값 이상의 진동수를 가
진 빛을 쪼여 주면 금속판에서 전자가 방출되는데, 이러한 현
상을 광전 효과라 하며 이때 방출된 전자를 광전자라고 한다.
그러면 앞의 탐구 ➍에서 아연판에 자외선을 비추었을 때
는 전자가 방출되지만, 형광등을 비추었을 때는 전자가 방출
되지 않는 것은 빛의 어떤 특성 때문일까? 광전 효과 실험의
결과를 바탕으로 빛의 특성을 알아보자.
그림 III - 25 광전 효과

탐구 ➎ 토의 빛의 파동 모형으로 광전 효과를 설명할 수 있을까? 문제 해결력 사고력

목표 광전 효과의 실험 결과로부터 빛의 특성을 설명할 수 있다.

과정

다음은 그림 III - 26과 같은 광전 효과 실험 장치를 이용하여 얻은 실험 결과이다.

결과 A. ‌금속에 비추는 빛의 진동수가 특정한 값보다 클 때는 광전자가 즉시 방출

되지만, 작을 때는 빛의 세기가 아무리 강해도 광전자가 방출되지 않는다.

결과 B. ‌광전자의 운동 에너지는 빛의 세기와 관계가 없고, 진동수가 클수록 크다.

결과 C. ‌금속에 비추는 빛의 진동수가 특정한 값보다 클 때는 빛의 세기가 셀수록

방출되는 광전자의 수가 많고 광전류가 세게 흐른다.
그림 III - 26 광전관을 이용한 광전
위 결과 A, B, C에서 빛의 파동 모형으로 설명할 수 있는 것은 어떤 것인가? 효과 실험

빛의 파동 모형으로 예측되는 실험 결과를 토의해 보자.

정리

1. 빛의 파동 모형으로 예측되는 결과는 실제 실험 결과와 어떤 모순이 있는가?

인터넷 활용하기
2. 광전 효과 실험 결과를 설명하기 위해 빛이 전달하는 에너지에 대해 어떤 가정이 필요한지
광전 효과 시뮬레이션
토의해 보자.
https://phet.colorado.edu/
3. 광전 효과 실험 결과를 잘 설명할 수 있는 모형을 고안해 보자. ko/simulation/photoelectric

빛의 파동 모형으로 예측되는 실험 결과는, 진동수가 작더라도 세기가 강한 빛

을 비추면 전자가 많은 에너지를 흡수하여 광전자가 방출되어야 하고, 진동수가
크더라도 세기가 약한 빛을 비추면 전자가 에너지를 축적하여야 하므로 전자가
방출되는 데 시간이 걸려야 한다는 것이다. 또한, 빛의 세기가 강할수록 광전자
의 운동 에너지가 커야 한다.
그러나 광전 효과 실험 결과에 의하면 광전자가 방출되는 것과 광전자의 운동
에너지는 모두 빛의 세기와는 관계가 없고 빛의 진동수와 관계가 있다. 이러한
결과는 빛에 대한 고전적인 파동 이론으로는 설명할 수가 없다.

174 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 174 2018-08-10 오후 6:11:59

 광전 효과의 실험 결과를 설명하기 위해서는 빛에 대한 새로운 이론이 필요하
다. 1905년 아인슈타인은 광양자설로 광전 효과 현상을 설명하였다.

<광양자설> 빛은 진동수에 비례하는 에너지를 갖는 광자라고 하는 입자들의 흐름이다.

즉, 빛은 연속적인 에너지를 갖는 것이 아니라 불연속적인 에너지 입자들의 흐 광자의 에너지

진동수가 f 인 광자 한 개의 에너지는
름이라는 것이다. 광전 효과를 광양자설로 설명해 보면, 이 현상은 광자와 전자 E=hf (h:플랑크 상수)이다. 그리고
플랑크 상수는 플랑크(Planck, M.,
의 충돌로 볼 수 있다. 전자는 금속 원자로부터 전기적 인력을 받고 있어 이 인력
1858~1947)가 열복사 현상을 연구
에 대해 일을 해 주어야 방출되므로 광자의 에너지 는 특정한 값보다 커야 한다. 하는 과정에서 도입한 양으로, 그 값
은 h=6.626\10_#$`JKs이다.
즉, 광전자가 방출되기 위해서는 특정한 값보다 큰 진동수의 빛을 비추어야 하는
데, 광전자가 방출되기 위한 최소한의 진동수를 금속의 문턱 진동수라고 한다.

(가) 문턱 진동수보다 작은 진동수의 빛은 (나) 문턱 진동수보다 큰 진동수의 빛은

세기가 강해도 전자를 떼어내지 못한다. 세기가 약해도 전자를 떼어낸다.
그림 III - 27 광자의 에너지와 문턱 진동수

빛의 진동수가 금속의 문턱 진동수보다 크면, 그림 III - 27의 (나)와 같이 광자

는 전자와 충돌하여 에너지를 모두 전자에게 주어 광전자가 방출된다. 또한, 방
출된 광전자의 운동 에너지는 광자의 에너지가 클수록 크고, 광자의 수가 많을수
록 방출되는 광전자의 수가 많다. 하지만 빛의 진동수가 금속의 문턱 진동수보다
작을 때는 그림 III - 27의 (가)와 같이 빛의 세기가 아무리 강해도 전자가 방출되
지 않는다.
이러한 광전 효과 현상은 입자성으로만 설명할 수 있고, 빛의 간섭이나 회절
현상은 파동성으로만 설명할 수 있다. 이와 같이 빛은 서로 반대의 성질처럼 보
이는 파동성과 입자성을 모두 가지고 있는데 이를 빛의 이중성이라고 한다.

3 빛의 입자성으로 설명할 수 있는 여러 현상을 조사해 보자.

확인하기
핵심 역량 평가하기
광전 효과의 실험 결과로부터 빛의
1. 이해 문턱 진동수가 f0인 금속에 진동수가 f1, f2인 빛을 각각 비추었더니, 진동수가 f1
입자성을 추론하여 빛의 이중성을
인 빛을 비추었을 때에만 광전자가 방출되었다. f0, f1, f2의 크기를 비교해 보자.
설명할 수 있다.
2. 적용 초록빛을 비추어 광전류가 흐르고 있는 광전관에 파란빛을 더 비추면 어떻게 되겠
는가?

2. 정보 통신의 활용 175

금성교과서(물리I).indb 175 2018-08-10 오후 6:11:59

 해결하기 4 빛의 양을 어떻게 측정할 수
있을까?
학습 목표 | 광 다이오드에서 빛의 양을 측정하
는 원리를 설명할 수 있다.

스마트폰에는 빛과 관련된 여러 기능이 있다. 전화가 왔을 때 스마트폰을 귀에

가져가면 화면이 자동으로 꺼지고, 스마트폰 화면의 밝기가 주위의 밝기에 따라
자동으로 조절되기도 한다.

짝 토의 어떻게 외부에서 들어오는 빛의 양을 알 수 있을까?

광전 효과는 금속뿐만 아니라 반도체에서도 일어나는데, 반도체에 빛을 비추

면 전자가 들뜨게 되어 전류가 흐를 수 있게 된다. 광 다이오드는 p형 반도체와 n
형 반도체가 접합된 구조로 되어 있으며 빛을 비추면 전기가 발생하게 된다. 다
음 탐구를 통해 빛 신호를 어떻게 전기 신호로 변환하는지 알아보자.

탐구 ➏ 실험 광 다이오드에서 발생하는 전압과 전류 측정 탐구 능력

목표 빛의 밝기에 따라 광 다이오드에서 발생하는 전압과 전류의 변화를 설명할 수 있다. 5분 안전

1. 광 다이오드의 극성에 주의
준비물 적외선 광 다이오드, 가시광선 광 다이오드, 발광 다이오드(LED) 손전등, 디지털 하여 디지털 회로 시험기에
멀티미터, 여러 가지 광원(적외선, 빨간색, 초록색, 파란색 발광 다이오드(LED) 각 연결한다.
각 1개), 1.5`V 전지 2개, 집게 달린 전선, 저항(200`W), 리모컨 2. 발광 다이오드(LED)를 정격
전압에 연결하고 오래 켜 놓
과정 지 않도록 한다.

그림과 같이 가시광선 광 다이오드를 회로 주위를 조금 어둡게 하고, 실

험을 하도록 한다.
시험기에 연결하고, 손전등을 광 다이오드
에 비추자.
손전등의 밝기를 변화시켜 전압을 측정해
보자.
과정
광원의 종류를 달리하여 전압을 측정해 보자.
광원의 종류와 밝기를 달리하여 광 다이오
드에 흐르는 전류를 측정해 보자.
적외선 광 다이오드로 과정 ~ 를 반복해
보자.
과정
결과 및 정리
자기 평가
1. 광원의 종류와 밝기에 따라 전압과 전류의 세기는 어떻게 변하는가? 1. 광 다이오드의 기능을 설명할 수
있는가?
2. 과정 에서 광 다이오드에는 어느 방향으로 전류가 흐르는가?
2. 빛의 밝기에 따라 전압과 전류가
3. 적외선 광 다이오드가 검게 되어 있는 까닭이 무엇인지 생각해 보자.
어떻게 변하는지 설명할 수 있는
4. 광원의 종류와 밝기에 따라 전류의 세기가 달라지는 까닭을 설명해 보자. 가?

176 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 176 2018-08-10 오후 6:12:01

 광 다이오드는 빛 신호를 전기 신호로 전환하는데, 어떠한 과정을 통해 빛 신호가
전기 신호로 전환되는 것일까? 광 다이오드에서 빛을 감지하는 원리를 살펴보자.

그림 III - 28 반도체의 에너지띠 그림 III - 29 광 다이오드

반도체의 에너지띠 구조는 그림 III - 28과 같이 원자가 띠와 전도띠 사이에 전

자가 존재할 수 없는 띠 간격이 있다. 입사되는 광자의 에너지가 띠 간격보다 크
면 전자가 원자가 띠에서 전도띠로 전이하면서 전자-양공 쌍이 생성된다.
일반적으로 광 다이오드는 그림 III - 29와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합
구조로 되어 있는데, 빛을 쪼이면 원자가 띠의 전자가 전도띠로 전이하면서 전자-
양공 쌍이 생성된다. 생성된 양공과 전자는 각각 p형 반도체와 n형 반도체로 이동
하면서 전류가 흐르게 된다. 이때, 빛의 세기가 셀수록 전류가 많이 흐르게 되므로
빛의 양을 측정할 수 있다. 이렇듯 광 다이오드는 빛을 비추었을 때 물질 내의 전자
가 에너지를 얻어 들뜨게 되는 광전 효과에 의해 빛 신호를 전기 신호로 전환한다.
그림 III - 30은 빛 신호를 전기 신호로 전환하는 여러 가지 광전 변환 소자들이다.

(가) 포토트랜지스터 빛에 의해 (나) 광전도 셀 빛의 밝기에 따라 (다) 광전관 광전 효과를 이용한 (라) 태양 전지 반도체의 광전 효
발생한 광전류를 증폭하여 검출한다. 전기 저항이 변하는 것을 이용해 것으로 화재 감지기, 자동문 등에 이 과를 이용하여 빛에너지를 전기
조도를 측정한다. 용된다. 에너지로 전환한다.
그림 III - 30 여러 가지 광전 변환 소자

확인하기
핵심 역량 평가하기
광 다이오드에서 빛을 감지하는 원
1. 이해 광 다이오드에 비추는 빛의 세기가 셀수록 회로에 흐르는 전류의 세기는 어떻게
리가 빛의 입자성으로 설명된다는
되는가?
것을 추론할 수 있다.
2. 적용 광 다이오드에서 빛을 감지하는 원리가 빛의 입자성으로 설명되는 까닭을 설명해
보자.

2. 정보 통신의 활용 177

금성교과서(물리I).indb 177 2018-08-10 오후 6:12:01

 해결하기 5 영상 정보는 어떻게 기록될까? 학습 목표 | 영상 정보를 기록하는 전하 결합
소자(CCD)의 작동 원리를 설명할 수 있다.

광학 필름 카메라와는 달리 디지털카메라에는 필름이 없지만 영상을 보

는 그대로 화면을 통해 보여 주기도 하고 메모리에 저장하기도 한다.


짝 토의 디지털카메라에서 필름 역할을 하는 것은 무엇이고, 어떻게 빛 신호를
전기 신호로 전환하여 영상 정보를 기록하는 것일까?

빛 신호를 전기 신호로 전환하는 광 다이오드는 눈에서 빛을 감지하

는 세포와 같은 역할을 할 수 있는데, 수많은 광 다이오드를 평면에 조밀
하게 배열하여 빛을 감지하는 인공 눈 역할을 하는 것이 전하 결합 소자(CCD;
Charge Coupled Device)이다.
전하 결합 소자(CCD): 수천만 개의 감광 셀
로 이루어져 있으며 빛의 세기를 전기 신호
로 바꾼다. 전기 신호는 컬러 스크린, 아날로 렌즈: 빛을 굴절시켜 전하
그-디지털 변환기로 전달된다. 결합 소자에 상을 맺게 한다.

마이크로프로세서: 디지털
화된 이미지 정보를 메모리
칩, 텔레비전, 컴퓨터 출력
포트로 전달한다.

메모리칩: 카메라가 켜
있는 동안 이미지 정보
를 임시 저장한다.

디지털-아날로그
변환기: 카 메 라
스크린이나 텔레
비전 화면을 보기
위해 디지털화된 메모리 카드: 이미지
이미지를 다시 아 정보를 저장한다.
날로그 형태로 바
꾼다.

뷰파인더 스크린: 소형 컬러 아날로그-디지털 변환기: 이 컴퓨터 출력 포트: 이

LCD 화면을 이용하여 촬영 미지 정보가 카메라 또는 컴 미지 정보를 컴퓨터
할 대상을 보여 준다. 퓨터 메모리에 저장되도록 전 에 다운로드해 작업
하 결합 소자로부터 이미지 하거나 프린트한다.
정보를 읽어 디지털화한다.

그림 III - 31 디지털카메라의 구조

이미지 센서
그림 III - 31과 같은 디지털카메라에서는 필름 대신 이미지 센서 인 전하 결합 반도체 소자의 제조 기술을 이용하
여 집적 회로화된 광전 변환 소자로
소자(CCD)를 이용하여 영상을 저장한다. 렌즈로 들어오는 빛이 굴절되어 전하
광 다이오드를 평면에 배열하여 한번
결합 소자(CCD)에 상을 맺게 되면, 전하 결합 소자(CCD)를 구성하는 수천만 에 화면 전체의 이미지를 획득할 수
있다. 광 다이오드에서 발생하는 전
개의 광 다이오드에서 전기적 신호로 바뀐다. 그리고 전하 결합 소자(CCD)에서 하를 출력하여 전송하는 방법에 따라
CCD형과 CMOS(Complementary
나온 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환되어 메모리 카드에 저장되거나 화면
Metal-Oxide Semiconductor)형
을 통해 나타나게 된다. 으로 나눈다.

178 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 178 2018-08-10 오후 6:12:03

 탐구 ➐ 토의 전하 결합 소자(CCD)에서의 영상 기록 방법 의사소통 능력

목표 전하 결합 소자(CCD)에서 빛 신호가 전기 신호로 전환되는 과정을 설명할 수 있다.

다음은 전하 결합 소자(CCD)에서 영상을 기록하는 방법을 설명한 것이다. 자료를 읽고 어

떻게 전하 결합 소자(CCD)에서 빛 신호를 전기 신호로 변환하는지 토의해 보자.

전하 결합 소자(CCD)는 그림과 같이 수광부, 전하 전송부, 출력부로 구성

되어 있다. 수광부에서는 광 다이오드에 빛이 들어오면 광전 효과에 의해 빛의
양에 비례하는 만큼 전자가 발생하게 되고 이 전자를 축전기에 모은다. 전하
전송부에서는 인접한 전극에 순차적으로 전압을 걸어 각 화소에 모아진 전자
를 수직, 수평 방향으로 이동시키게 된다. 한편 출력부에서는 각각의 화소에
서 전송되어 온 전자의 양을 측정하여 전자의 수에 비례하는 전압으로 변환하
고 이 전압 신호는 아날로그 - 디지털 변환기를 거쳐 디지털 신호로 출력한다.
광 다이오드에서는 빛의 양에 비례하는 전자가 발생하므로 컬러 영상을 만
들지 못한다. 컬러 영상을 얻기 위해서는 그림과 같이 화소마다 빨간색(R),
초록색(G), 파란색(B)의 색 필터를 사용하여 컬러 영상을 얻는다.

1. 전하 결합 소자(CCD)의 수광부, 전하 전송부, 출력부의 역할을 말해 보자.

2. 눈에서 빛을 인식하는 과정과 전하 결합 소자(CCD)의 작동 원리를 비교하여 설명해 보자.
3. 전하 전송부에서 전자가 이동하는 과정을 설명해 보자.
4. 전하 결합 소자(CCD)를 이용하는 분야에 대해 토의해 보자.

전하 결합 소자(CCD)에서 빛을 전기 신호로 전환하는 광 다이오드는 특정한 4

진동수 이상의 빛에 의해서만 전자가 발생하게 되는데, 이는 광전 효과에서와 같 감도가 우수한 이미지 센서의 개
이 빛의 입자성으로 설명된다. 즉, 광 다이오드의 띠 간격보다 큰 에너지를 가진 발이 미래의 우리 생활에 어떤
변화를 가져올지 토의해 보자.
광자에 의해서 전자가 발생하게 되고, 이때 광자의 수에 비례하는 만큼의 전자가
발생하게 되므로 각 화소에 들어오는 빛의 세기를 알 수 있다.

확인하기
핵심 역량 평가하기
전하 결합 소자(CCD)에서 영상 정
1. 이해 디지털카메라의 전하 결합 소자(CCD)는 어떤 역할을 하는가?
보가 기록되는 원리를 설명할 수 있다.
2. 적용 여러 빛이 합성되어 노란색으로 보이는 물체를 디지털카메라로 촬영했을 때, 전하
결합 소자(CCD)의 빨간색과 파란색 필터가 덮혀 있는 광 다이오드 중에서 어느 것에
더 큰 전압이 측정되겠는가?

2. 정보 통신의 활용 179

금성교과서(물리I).indb 179 2018-08-10 오후 6:12:04

 해결하기 6 물질 입자도 파동의 성질을
가지고 있을까?
학습 목표 | 물질의 이중성을 알고, 물질 입자
가 나타내는 파동 현상을 설명할 수 있다.

오른쪽 그림은 스키를 타는 사람이 나무 양쪽에 동시에 자국을 남

기고 지나가는 것을 상상하여 그린 것이다. 이와 같은 일은 거시 세
계에서는 일어날 수 없지만, 미시 세계에서는 양쪽을 동시에 지나갔
다고 생각해야만 설명되는 현상들이 있다.


짝 토의 양쪽을 동시에 지나갔다고 생각해야 설명되는 현상에는 어떤
것들이 있을까?

파동으로 알려져 있던 빛이 입자의 성질이 있는 것과 같이 전자나 양성자, 중

성자 등과 같이 물질을 구성하고 있는 입자들은 회절이나 간섭 현상을 일으키는
파동의 성질을 가지고 있을까? 다음 탐구를 통해 전자의 성질을 알아보자.

탐구 ➑ 조사 전자의 성질 조사하기 사고력

목표 전자가 나타내는 다양한 성질을 말할 수 있다.

전자에 대한 다양한 탐구 자료를 조사하여 전자의 성질에 대해 알아보자.

정리

전자에 대한 자기 생각을 그림이나 글로 표현해 보자.

인터넷에서 전자의 발견, 음극선 실험, 전자 회절 등의 다양한 검색어를 사용하여

전자의 성질을 조사해 보자.
조사한 자료를 통해 알게 된 전자의 성질에 대해 모둠 구성원들과 의견을 나눠 보
고, 전자의 성질에 대해 새롭게 알게 된 점과 궁금한 점을 적어 보자.

자기 평가

1. 전자에 대한 탐구 자료를 잘 찾았
는가?

2. 모 둠 구성원들과의 토의 활동에
새롭게 알게 된 점은… 또 이런 점이 궁금해요. 적극적으로 참여하였는가?

180 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 180 2018-08-10 오후 6:12:04

 1923년 드브로이는 파동인 빛이 입자의 성질이 있다는 사실에서 전자와 같은
물질 입자도 파동성이 있을 것으로 생각하였다.
그는 질량 m인 입자가 속력 v로 운동할 때 나타내는 파동의 파장 k 는
h
k= (플랑크 상수 h = 6.626\10_#$`J K s)
mv

로 주어진다고 하였다. 이처럼 운동하는 물질 입자의 파동을 물질파 또는 드브로

이파, 이때 파장 k 를 물질파 파장 또는 드브로이 파장이라고 한다.

(가) 전자선 회절 (나) X선 회절

그림 III - 32 전자선과 X선의 회절 무늬 그림 III - 33 데이비슨•거머 실험

물질파의 존재를 실험적으로 명확하게 확인하여 준 사람은 조지 톰슨(Thompson,

G. P., 1892~1975)이다. 그는 음극선을 금속박에 입사시켜 그림 III - 32와 같은
동심원의 회절 사진을 얻음으로써 전자가 파동의 성질이 있음을 확인하였다.
같은 시기에 데이비슨(Davidson, C. J., 1881~1958)과 거머(Germer, L.,
1896~1971)는 그림 III - 33과 같은 장치에서 니켈의 결정면에 전자선을 입사시
켰을 때 특정한 방향에서 강한 산란이 일어남을 관찰하였다. 이것은 전자가 파동의
성질이 있으므로 나타나는 회절 현상으로 설명할 수 있었으며, 이때 전자가 갖는
파동의 파장이 드브로이가 제안한 물질파 파장과 일치한다는 것을 확인하였다.
이러한 파동성은 전자뿐만 아니라 양성자, 중성자 등과 같은 입자들도 갖는다
는 것이 확인되었다. 이처럼 물질 입자도 빛과 마찬가지로 입자성과 파동성을 모
두 가지는데, 이를 물질의 이중성이라고 한다.

물질의 파동성 발견

드브로이 프랑스의 이론 물리학자. 조지 톰슨 전자가 금속 결정을 통과

전자도 입자의 성질뿐만 아니라 파동 하면서 만드는 회절 무늬를 관찰한 결
의 성질도 있다는 물질파 이론을 제창 과를 바탕으로 전자가 파동임을 밝혀
하였고, 파동 역학의 연구로 1929년 1937년에 노벨 물리학상을 수상하였
노벨 물리학상을 수상하였다. 다. 1906년에 노벨 물리학상을 받은
J. J. 톰슨(88쪽 참조)의 아들이다.

2. 정보 통신의 활용 181

금성교과서(물리I).indb 181 2018-08-10 오후 6:12:04

 입자로 알려진 전자가 파동의 성질을 나타낸다는 것은 무엇을 의미하는 것일까?

탐구 ➒ 토의 전자의 파동성 사고력

목표 전자의 파동성을 이해할 수 있다. 인터넷 활용하기

인터넷에서 ‘전자의 파동성’을

그림과 같이 전자총에서 방출된 전자가 틈이 매우 좁은 이중 슬릿을 지나 스크린에 검색하여 동영상을 시청해보자.
도달할 때, 스크린에 나타나는 무늬가 그림 (가) 또는 그림 (나)와 같다고 해 보자.

(가) (나)

1. 전자가 입자의 성질만 있다면 스크린에 어떤 모양이 나타날까?

2. 전자가 파동의 성질이 있다면 스크린에 어떤 모양이 나타날까?
3. 스크린에 도달한 전자가 어느 쪽 슬릿을 통과하였는지 알 수 없는 경우는 어느 경우라고 생각
하는가? 또 알 수 없다면 이를 어떻게 해석하여야 할지 토의해 보자.

4. 전자나 광자를 하나씩만 이중 슬릿으로 계속 보낸다면 스크린에는 어떤 무늬가 나타날지 토

의해 보자.

우리가 일상생활에서 보는 물체도 전자처럼 파동성을 나타낼까? 질량이 150`g인

h 6.626\10_#$`J K s
공이 40`m/s의 속력을 날아갈 때, 공의 물질파 파장은 k= =
mv 0.15 kg\40`m/s
)1.1\10_#$`m이다. 이 값은 너무 작아 측정할 수가 없다. 그러나 전자나 양성
자와 같이 질량이 매우 작은 경우 물질파 파장이 길어 간섭이나 회절 현상을 관
찰할 수 있다. 물질은 입자성과 파동성을 모두 갖고 있지만 입자의 질량과 에너
지에 따라 한쪽 성질이 더 강하게 나타나는데, 파장이 짧을수록 입자성을 나타내
고 파장이 길수록 파동성을 나타내게 된다.

5 물질 입자가 파동의 성질을 나타내는 현상으로 어떤 것들이 있는지 조사해 보자.

확인하기
핵심 역량 평가하기
물질 입자가 나타내는 다양한 현상
1. 이해 전자의 속력이 10&`m/s일 때, 이 전자의 물질파 파장은 얼마인가? (단, 전자의 질
으로부터 물질의 이중성을 설명할
량은 9.1\10_#!`kg 이다.)
수 있다.
2. 적용 전자와 동일한 물질파 파장을 갖는 중성자가 있다면 운동 에너지는 어느 것이
더 큰가?

182 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 182 2018-08-10 오후 6:12:05

 세상을 바꾸는
물리 양자 정보 통신 최신 과학

고전 물리학에서는 에너지를 연속적인 양이라고 생각하 고 하는 정보의 기본 단위를 사용한다. 비트는 0과 1로 구

였지만 1900년에 막스 플랑크는 뜨거운 물체에서 나오는 별되는 물리적인 상태이지만, 큐비트는 0과 1인 상태가 함
빛의 스펙트럼을 설명하기 위해 에너지를 최소 단위의 에너 께 공존한다. 즉, 큐비트는 0과 1의 양쪽 값을 동시에 취할
지 덩어리, 즉 에너지 양자(Quantum)로 가정하면서 양자 수가 있는데, 이러한 양자 역학적 성질을 ‘양자 중첩’이라고
물리학이 시작되었다. 이후 양자 물리학은 아인슈타인, 보 한다. 이외에도 양자 정보는 한쪽 양자의 상태가 결정되면
어, 하이젠베르크, 슈뢰딩거 등 여러 과학자를 거치며 더욱 서로 상관관계에 있는 다른 한쪽 양자의 상태도 순간적으로
새로운 모습으로 발전되어 20세기 후반에서 오늘에 이르기 정해져 버리는 현상인 ‘양자 얽힘’과 양자 정보를 완벽하게 복
까지의 정보 통신 기술 혁명을 일으켰다. 제하는 것이 불가능한 ‘복제 불가능성’의 특성을 가진다.
오늘날 우리는 스마트폰, 컴퓨터, 광통신 등에서 다양한 양자 정보 통신 기술(QICT; Quantum Information
정보 통신 기술을 사용하고 있는데, 이러한 정보 통신 기술 & Communication Technology)은 이러한 양자 물리학
은 모든 정보를 0과 1로 나타내는 이진수 기반의 비트(bit) 적 특성을 이용하여 그림 III - 34와 같이 기존 정보 통신의
를 정보의 기본 단위로 사용하는 디지털 방식이다. 디지털 한계를 극복할 수 있는 미래의 정보 통신 기술로 주목받고 있
정보 통신에서 0과 1은 물리적으로 구별 가능한 두 가지 상 다. 양자의 복제 불가능 특성을 이용한 양자 암호 통신, 양
태, 예를 들어 빛의 있고 없음, 전압의 높고 낮음 등으로 표 자 중첩과 얽힘을 이용한 양자 컴퓨터는 초고속 연산이 가
현된다. 하지만 양자 정보 통신에서는 0과 1로 구별되는 비 능하고, 양자 통신은 묶음 단위 정보 전송으로 현재의 광통
트가 아닌 양자 비트(quantum bit) 또는 큐비트(qubit)라 신보다 훨씬 빠른 속도로 정보를 전송하는 것이 가능하다.

그림 III - 34 양자 정보 통신 [출처: 주간기술동향, 2016]

조사하기

1 플랑크, 아인슈타인, 보어, 하이젠베르크, 슈뢰딩거 등 양자 물리학과 관계된 여러 과학자의 업

적을 조사해 보자.

2 최근 양자 정보 통신의 연구 분야나 기술 개발 동향을 조사해 보자.

2. 정보 통신의 활용 183

금성교과서(물리I).indb 183 2018-08-10 오후 6:12:06

 해결하기 7 전자의 파동성은 어떻게 이용될까? 학습 목표 | 전자 현미경의 원리를 설명할 수
있다.

준비하기 들어가기

•교과서 186쪽의 디딤 자 전자 현미경의 원리를 바탕으로 하여 다음 글을 읽고 짝과 질문에 대해 토의해 보자.

료 읽어 보기
사람의 맨눈으로 볼 수 있는 물체의 크기는 약
•모둠별로 담당을 나눠 핵
0.2`mm 정도이고 성능이 좋은 광학 현미경을 이용하면
심어( )를 인터넷에서
세균의 크기와 비슷한 약 0.2`Im 정도까지 관찰이 가능
검색해 보기
하다. 전자 현미경을 이용하면 약 20`nm 정도인 바이러
스도 관찰이 가능하다.

토의 전자 현미경은 이렇게 작은 것을 어떻게 관찰

할 수 있는 것일까?

1. 내 생각은

2. 친구 생각은

모둠 활동 토의 광학 현미경과 전자 현미경 사고력

목표 광학 현미경과 전자 현미경의 원리를 비교하여 설명할 수 있다.

다음 그림은 광학 현미경과 전자 현미경의 구조를 나타낸 것이다.

전자총

투사 렌즈

집광 렌즈 쌍안경

(가) 광학 현미경의 구조 (나) 전자 현미경의 구조

184 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 184 2018-08-10 오후 6:12:06

 과제

2명이 짝을 이뤄 인터넷을 이용하여 광학 현미경과 전자 현미경의 구조와 특성을

조사해서 아래 표에 기록해 보자.

구조와 특성 광학 현미경 전자 현미경

광원 빛(가시광선) 전자

다음은 광학 현미경과 전자 현미경으로 같은 물체를 같은 배율로 관찰한 사진이다.

어떠한 차이가 있는지 이야기해 보자.

25`Im 25`Im
(가) 광학 현미경으로 관찰한 사진 (나) 전자 현미경으로 관찰한 사진

광학 현미경과 전자 현미경으로 관찰한 물체의 모습에서 이러한 차이가 나는 까닭

을 토의해 보자.
전자 현미경의 전자총에서 전자의 속력을 조절하는 원리를 설명해 보자.

정리

1. 여러 종류의 현미경에서 사용하는 파동의 파장은 어떻게 다른가? 분해능

광학 기기로 가까이 있는 두 점을 분
2. 파동의 파장과 분해능 은 어떤 관계가 있는가? 리시켜 볼 수 있는 능력을 말한다. 구
별할 수 있는 두 점 사이의 거리가 작
자기 평가 을수록 분해능이 좋다.

1. 수업 전에 수업을 위한 준비 과제를 모두 수행하였는가?

2. 전자 현미경과 광학 현미경의 차이를 설명할 수 있는가?

6 물질 입자의 파동성을 이용하는 다양한 장치를 조사해 보자.

확인하기
핵심 역량 평가하기
전자의 파동성을 이용하여 전자 현
1. 이해 광학 현미경과 전자 현미경에서 이용하는 파동의 파장은 어떻게 다른가?
미경의 원리를 설명할 수 있다.
2. 적용 전자 현미경에서 분해능을 높이기 위해서 전자의 속력은 어떻게 해야 하는가?

2. 정보 통신의 활용 185

금성교과서(물리I).indb 185 2018-08-10 오후 6:12:06

 디딤 자료
전자 현미경의 원리

작은 물체를 크게 확대하여 보여 주는 장치인 현미 전자 현미경에서 전자 빔을 만드는 전자총( )의 구

경에는 빛을 이용하는 광학 현미경( ), 전자를 이용 조는 그림 III - 35와 같은데, 가열된 필라멘트에서 전자
하는 전자 현미경( ) 등이 있다. 광학 현미경에서 사 가 방출되어 가속 전압에 의해 가속된다. 이때 가속 전
용하는 빛의 파장은 한정되어 있으므로 물체를 관찰할 압이 높을수록 전자의 속력이 빠르므로 전자의 물질파
때 볼 수 있는 크기에 한계가 있다. 빛의 파장보다 더 파장은 짧아진다. 전자 현미경은 유리 렌즈 대신에 그
작은 물체를 관찰하기 위해서는 파장이 더 짧은 파동을 림 III - 36과 같이 전자석 코일이 만드는 자기장에 의
이용해야 한다. 전자 현미경은 광학 현미경에서 사용 해 전자가 힘을 받아 휘어지도록 하여 전자 빔을 집속
하는 빛 대신에 전자 빔을 이용하는데, 전자의 속력을 시키는 자기 렌즈( )를 이용한다. 자기 렌즈로 전자
조절하여 빛보다 파장이 훨씬 짧은 파동을 만들 수 있다. 빔의 크기와 초점을 조절한다.

그림 III - 35 전자총의 구조 그림 III - 36 자기 렌즈

일반적으로 빛을 이용하는 광학 현미경의 분해능 분야에서 널리 이용된다.

( )이 10_^`m 정도인 것에 비해서 전자 현미경은 저 전자 현미경에는 대표적으로 그림 III - 37과 같은 투
배율에서부터 수백만 배에 달하는 고배율까지 다양하 과 전자 현미경(TEM; Transmission Electron
게 관찰할 수 있으며 분해능이 10_(`m 정도에 이른다. Microscope)( )과 그림 III - 38과 같은 주사 전자 현
전자 현미경은 세포 내 미세 기관이나 바이러스성 미경(SEM; Scanning Electron Microscope)( )
병원체 및 분자의 입체 구조, 원자의 모습까지도 관찰 이 있다.
할 수 있어 재료 공학이나 반도체, 생명 과학 등 여러

그림 III - 37 투과 전자 현미경(TEM) 그림 III - 38 주사 전자 현미경(SEM)

186 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 186 2018-08-10 오후 6:12:07

 세상을 바꾸는
물리 전자 현미경 과학과 기술

전자 현미경의 역사는 물리학의 발전으로 시작되었다. 1897년 J.J. 톰슨에 의해 전자가 발견된 후, 드브로이는 전자
도 빛과 같이 파동과 입자의 성질을 모두 갖고 있다고 제안하였고, 전자의 자기장에 의한 렌즈 작용을 이론화하였으며,
1926년 부쉬(Busch, H., 1884~1973)가 자기 렌즈를 발명하였다. 이러한 원리를 이용하여 독일의 루스카(Ruska, E.,
1906~1988)와 크놀(Knoll, M., 1897~1969)이 1931년 투과 전자 현미경을 만드는 데 성공하였다. 그 이후 많은 발전을
해 오며 전자 현미경의 분해능이 향상되었다. 전자 현미경은 여러 가지 기능에 따라 다양한 종류가 있지만 크게 투과 전자
현미경(TEM)과 주사 전자 현미경(SEM)으로 나눈다.

그림 III - 39 투과 전자 현미경 구조 그림 III - 40 주사 전자 현미경 구조

그림 III - 39와 같이 투과 전자 현미경은 전자총에서 방출 그림 III - 40과 같이 주사 전자 현미경은 초점이 잘 맞추

된 전자가 전자석으로 된 자기 렌즈에 의해 집속되어 시료 어진 전자선을 시료의 표면에 차례대로 주사한다. 가속된
를 통과하게 되고, 이때 시료 내부의 물질에 의해 전자가 산 전자가 시료의 표면에 부딪히면 시료에서 2차 전자가 방출
란하는 정도가 달라진다. 시료를 통과한 전자가 형광 물질 되는데, 이 2차 전자를 검출기로 검출하여 얻은 신호를 증
이 발라진 스크린에 부딪혀 빛을 내면 이를 눈으로 관찰하 폭하고 컴퓨터로 보내 영상을 관찰한다.
거나 사진을 찍을 수 있다.

생각해 보기
1 전자 현미경으로 관찰한 물체는 색이 없다. 그 까닭은 무엇일까?

2 전자 현미경으로 관찰하는 시료는 얇게 만들거나 금속으로 코팅을 해야 하는 경우가 있다. 그

까닭은 무엇일까?

2. 정보 통신의 활용 187

금성교과서(물리I).indb 187 2018-08-10 오후 6:12:09

 생각 모으기
2 정보 통신의 활용 정리하기 개념 확인 | 아하! 그렇구나

개념 확인 다음은 이 단원을 정리한 것이다. 빈칸에 알맞은 말을 써 보자. 168~187쪽

1. ① 은/는 전기장과 자기장이 서로를 유도하는 과정이 반복되면서 주위 공간으

로 퍼져 나가는 파동이다.

2. 전자기파는 파장에 따라 주로 라디오파, 마이크로파, ② , 가시광선, ③ ,

X선, 감마(c)선 등으로 분류한다.

3. ④ 은/는 고속의 전자가 금속에 충돌할 때 발생하며 에너지가 크고 투과력이

강해 병의 진단이나 물품 검사 등에 이용된다.

4. ⑤ 은/는 금속에 빛을 비추었을 때 광전자가 방출되는 현상으로 빛의 입자성으

로 설명할 수 있다.

5. 광 다이오드에서 전자가 발생하기 위해서 비추는 광자의 에너지는 ⑥ 보다 커

야 한다.

6. 전하 결합 소자(CCD)에서는 ⑦ 에 비례하는 전압 신호가 출력된다.

7. ⑧ 은/는 드브로이가 제안한 이론으로 운동하는 물질 입자의 파동을 말한다.

8. 질량이 m이고, 속력이 v인 전자 물질파의 파장은 ⑨ 이다.

9. 전자 현미경은 전자의 ⑩ 의 성질을 이용한 것으로 전자를 가속하는 전압이 클

수록 전자의 물질파 파장은 ⑪ 진다.

아하! 그렇구나 화재 감지기 덕분에 인명 피해를 막다. 166쪽

생각 펼치기 (166~167쪽)를 다시 읽고 다음 물음에 대해

스스로 답해 보자.

1 불꽃 감지기가 빛을 감지하는 원리를

설명해 보자.

▶ 자외선 불꽃 감지기 화염에서 방출되

는 특정한 자외선 영역의 빛을 감지한다.

2
화재의 영상을 기록하고 전송할 수 있는 화재 감지 카메라는
어떤 과정으로 영상 정보를 기록하는지 설명해 보자.

◀ 열화상 화재 감지 카메라 적외선 및 가시광선을 감지하여 영상을 전송한다.

188 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 188 2018-08-10 오후 6:12:09

 생각 넓히기
2 사물을 알아보는 3D 카메라 토의 | 의사소통 능력

사람이 사물을 인식하는 것처럼 물체의 모양, 색깔, 재질, 된다. 우리 눈에 보이지 않는 적외선을 사물에 비추어 거리
원근감 등을 모두 인식할 수 있는 기술이 있다면 어떨까? 공 와 입체적인 굴곡을 읽어 들이면, 이를 메인 카메라에서 촬
상 과학 영화를 보면 허공에 손을 움직여 파일을 옮기거나 영한 영상과 합쳐 평면 이미지를 3D 데이터 이미지로 구현
정보를 검색하고, 화면에 손을 터치하지 않아도 손동작을 인 하게 된다.
식하여 필요로 하는 작업을 수행하기도 한다. 이러한 영화에 이러한 기술을 이용하면 그림 III - 41과 같은 기기로 사람
서 등장하는 상상의 기술들이 하나씩 현실에서 실현되고 있 의 얼굴을 입체적으로 인식하여 인증하는 것이 가능할 뿐만
다. 그중에 하나가 사물을 인식하는 기술이다. 아니라 손가락 움직임을 관절로 구분하여 파악할 수 있고 얼
이 기술을 이용하는 3D 카메라는 3개의 카메라 모듈을 이 굴의 표정도 구분할 수 있다. 직접 키보드나 마우스, 터치스
용하는데, 1개는 이미지를 촬영하는 메인 카메라이고, 나머 크린에 손을 대지 않고도 멀리서 손가락의 움직임만으로 기
지 2 개는 적외선 레이저 프로젝터와 적외선 카메라로 구성 기를 제어할 수 있어서 ‘터치 프리 컴퓨팅’이 가능하다.

그림 III - 41 사용자 인증 3D 카메라

토의하기

3D 카메라에서 적외선을 이용하는 까닭은 무엇인지 생 3D 카메라가 사물을 정확하게 인식하기 위해서 추가로
각해 보자. 필요한 기능에는 어떤 것이 있을지 생각해 보자.

사물을 인식하는 기술이 어떤 분야에 이용될 수 있는지 상상하여 글쓰기 | 사물을 인식하는 기술이 지금보다 향
토의해 보자. 상된 미래의 일상생활을 상상하여 글로 써 보자.

2. 정보 통신의 활용 189

금성교과서(물리I).indb 189 2018-08-10 오후 6:12:11

 대단원 마무리 Ⅲ. 파동과 정보통신

이 단원에 나온 주요 개념

파동의 요소 굴절 전반사 광통신

전자기파 스펙트럼 파동의 간섭 빛의 이중성 물질의 이중성
전하 결합 소자(CCD) 전자 현미경

내가 만드는 개념 정리 노트

다음의 순서에 따라 나만의 개념 정리 노트를 만들어 보자.

1. 위에 나온 주요 개념들에 대한 설명을 간단히 적어 보자.
2. 내용을 표현할 수 있는 그림이나 그래프를 설명과 함께 어우러지도록 그리자.

파동의 성질
전반사와 광통신 파동의 간섭

전자기파
광전 효과

빛과 물질의 이중성 전자 현미경

전하 결합 소자(CCD)

190 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 190 2018-08-10 오후 6:12:12

 개념 확인하기 개념 발전하기

1. 다음의 현상과 관계있는 파동의 성질을 바르게 연결하시오. 6. 그림과 같이 물속에 공기 방울이 정지해 있다고 가정하자.
공기 방울 앞에서 손전등을 비추었다. 손전등에서 나온 빛은
(1) ‌광섬유에서는 빛의 세기가 약해 공기 방울을 지나서 어떻게 진행할 것인지 그려 보자. (단, 그
지지 않고 광섬유를 따라 빛이 림은 공기 방울이 없을 때의 빛의 진행 방향을 그린 것이다.)
멀리까지 전달된다. • •(가) 간섭
(2) ‌사막이나 뜨거운 포장도로 위에
서 물이 고인 것과 같이 보이는
신기루 현상이 일어난다. • •(나) 전반사
(3) ‌두 스피커에서 같은 진동수의
소리를 발생시키고 그 앞에서
움직일 때 소리가 커졌다가 작• •(다) 굴절
아지는 현상이 일어난다.

2. 그림은 매질 1에서 매질 2로 진
행하는 평면파의 파면의 모습
7. 다음 그림은 빛이 물질 A, 물질 B, 물질 C를 진행하는 모습
을 나타낸 것이다. 매질 1에서
이다. 광섬유의 코어와 클래딩으로 사용할 수 있는 물질의
평면파의 파장이 k이고, 파동의
짝은 어떤 것들이 있는가?
전파 속력은 v이다. 매질 2에서
평면파의 파장과 전파 속력을 클래딩 물질 C
구하시오.
코어 물질 B

3. 전자기파에 대한 설명으로 옳지 않은 것을 찾아 바르게 고

물질 A
쳐 쓰시오.

① 횡파이다. 클래딩 물질 C
② ‌진공에서는 파장이 짧은 전자기파가 파장이 긴 전자기
파보다 속력이 빠르다. 코어 물질 B
③ 마이크로파는 X선보다 진동수가 크다.
④ 전자기파는 반사, 굴절, 회절, 간섭 현상을 일으킨다. 물질 A

4. 다음은 광전 효과에 대한 설명이다. ( ) 안에 알맞은 말을

쓰시오.

광전 효과는 금속 표면에 진동수가 큰 빛을 비추었을 8. 다음 중에서 파동의 간섭에 의해 나타난 현상이 아닌 것을

때 금속 표면에서 ( A )이/가 방출되는 현상으로 빛의 고르시오.
( B )의 증거가 된다. 아인슈타인은 ‘빛은 ( C )에 비례하
① 자동차의 소음 제거 장치
는 에너지를 갖는 광자들의 흐름이다.’라는 광양자설을
② 바이올린을 연주할 때 나는 화음
도입하여 광전 효과를 설명하였다.
③ 비눗방울에서 나타나는 무지갯빛 무늬
④ 비 온 뒤 관찰할 수 있는 무지개
5. 드브로이 식 k=pH는 입자와 파동의 이중성을 나타낸다. 이 ⑤ 신용카드에 있는 홀로그램

식에서 입자성과 파동성을 나타내는 물리량은 각각 무엇인

가?

대단원 마무리 191

금성교과서(물리I).indb 191 2018-08-10 오후 6:12:12

 Ⅲ. 파동과 정보통신

개념 발전하기

9. 그림과 같이 물 위에 기름 12. 그림 (가)는 광 다이오드에 백색광을 비추었을 때 저항에

막이 있고, 그 위에 빛을 비 전류가 흐르는 것을, 그림 (나)는 여러 광 다이오드의 수광
출 때 어느 부분이 녹색으로 감도 특성을 나타낸 것이다.
보였다. 이 부분과 이웃하고
있고 기름막이 조금 더 두꺼
운 부분은 무슨 색으로 보이
겠는가? 또 기름막이 조금
더 얇은 부분은 무슨 색으로
보이겠는가?
μ
(가) (나)
10. 그림은 전자기파를 파장에 따라 분류하여 나타낸 것이다.
(1) (가)에서 저항에 흐르는 전류의 방향은?

(2) ‌(나)에서 가시광선 영역의 빛을 감지하기 위한 광 다이오

드로 가장 적절한 어느 것인가?

(3) Ge
‌ 광 다이오드와 Si 광 다이오드의 띠 간격을 비교하
(1) 광자 1개의 에너지는 어느 영역이 가장 큰가? 여 설명하시오.

(2) ‌에너지가 크고 형광 작용이 있어 위조지폐 검사에 이용

되는 전자기파는 어느 영역에 속하는가? 13. 광자 1개의 에너지는 E=hf 이고, 운동량이 p인 입자의 드

(3) ‌전자레인지에서 이용하는 전자기파는 어느 영역에 속하 브로이 파장은 k=pH이다. 그러면 진동수가 5.0\10!$`Hz인
는가? 광자의 운동량은 얼마인가? (단, h=6.63\10_#$`J K s이고,
빛의 속력은 c=3\10*`m/s이다.)

11. 그림 (가)는 단색광 A, B, C의 세기와 진동수를 나타낸 것

14. 다음은 전자 현미경에 대한 설명이다.
이고, 그림 (나)는 음(-)전하로 대전된 검전기의 금속판에
A, B, C를 각각 비추는 것을 나타낸 것이다. (단, 금속판의
•전자 현미경의 전
문턱 진동수는 f0이다.)
자총에서는 오른
쪽 그림과 같이
전압 V로 가속된
전자가 속력 v로
방출된다.
•높은 전압으로 가속된 전자를 이용하는 전자 현미경은
광학 현미경보다 서로 가까이 붙어 있는 두 점을 구별
해 낼 수 있는 분해능이 더 좋다.

(가) (나)
(1) ‌전자 현미경은 전자의 어떤 성질을 이용한 것인가?
(1) A,
‌ B, C를 각각 금속판에 비추었을 때, 금속박의 변화를
(2) ‌전자총에서 전자를 가속시키는 전압 V를 크게 할수록
설명하시오.
전자의 물질파 파장은 어떻게 되는가?
(2) ‌광전자의 최대 운동 에너지는 어느 빛을 비추었을 때 가
(3) ‌전자 현미경이 광학 현미경보다 분해능이 더 좋은 까닭
장 큰가?
을 설명하시오.

192 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 192 2018-08-10 오후 6:12:13

 핵심 역량 기르기

15. 그림과 같이 레이저 빛을 아크릴로 만든 사각기둥에 비추 16. 물질의 파동성을 이용한 예로 전자 현미경뿐만 아니라 중
면 빛의 경로가 굴절된다. 몇 개의 사각기둥을 적절하게 배 성자 현미경이 있다. 중성자 현미경에서 중성자의 속력을 어
치하여 빛의 경로를 바꾸려 한다. 떻게 조절하여 집속시키는지 알아보고, 전자 현미경과 중성
자 현미경을 비교하여 설명해 보자.

17. 다음 글을 읽고 아래의 활동을 해 보자.

스피커는 전기 신호를 소리 신호로 전환한다. 또 반대

로 소리 신호를 전기 신호로 전환할 수도 있어 마이크의
기능을 할 수 있다. 또한, 파동으로 알려져 있던 빛이 입
빛의 경로를 다음 그림 (가), (나)와 같이 바꾸기 위해서는 각
자성을 갖는 것과 입자인 전자가 파동성을 갖는 것처럼
그림의 점선 부분의 영역에 아크릴 사각기둥을 어떻게 배치
대칭성을 보여 주는 현상도 있다. 이처럼 우리 주변에는
해야 하는가? 각 그림의 점선 부분에 사각기둥을 적절하게 구조는 비슷하지만 기능은 반대인 장치들이나 대칭성을
배치하여 그리고, 그때의 빛의 경로를 완성하시오(아크릴 사 보이는 현상들이 많이 있다.
각기둥은 2개를 사용할 수 있고, 아크릴 사각기둥 하나의 크
기는 아래 제시된 것과 같다). (1) ‌아래의 장치들이 어떤 기능을 하는지 알아보고, 반대
과정으로 작동하는 장치에는 어떤 것이 있는지 찾아보
고 그 작동 과정을 설명해 보자.
•전동기  •발광 다이오드(LED)

(2) ‌자연에서 반대되는 현상이나 대칭성을 나타내는 현상

의 예를 찾아보자.

(3) ‌반대로 작동하는 새로운 장치를 고안해 보거나 대칭성

을 나타낼 수 있는 새로운 현상을 제안해 보자.
(가) (나)

스스로 확인하기

이 단원에서 나는 ……. 체크하기 되돌아가기

아니다 보통이다 그렇다
파동을 표현하는 물리량의 관계를 알고, 파동이 나타내는 다양한 현상을 설명할 수
144~147쪽
있다.

파동의 굴절, 전반사, 간섭 현상을 이해하고, 일상생활에서 활용하는 예를 찾아 설

148~163쪽
명할 수 있다.

다양한 전자기파를 구분할 줄 알고, 전자기파가 이용되는 예를 찾아 설명할 수

168~171쪽
있다.

빛과 물질의 이중성을 알고, 영상 정보 기록과 전자 현미경의 원리를 설명할 수

173~187쪽
있다.

대단원 마무리 193

금성교과서(물리I).indb 193 2018-08-10 오후 6:12:13

 프로젝트 활동 편리한 제품 고안하기

목적

휴대 전화 기능에 컴퓨터의 기능과 각종 센서를 활용하여 다양한 정보

통신을 할 수 있는 스마트폰과 같이 첨단 과학과 기술을 이용한 장치는 우
리 생활을 보다 편리하고 윤택하게 할 뿐만 아니라 생활 양식과 사고에도
큰 변화를 주고 있다. 앞으로는 그림 III - 42와 같이 사람의 개입 없이 스
스로 주변 상황을 인식하고 판단하여 조작할 수 있는 자율 주행 자동차의
시대도 도래하게 될 것이다.
이 단원에서 학습한 내용과 관련된 첨단 과학과 기술을 활용한 제품 또는
장치를 찾아보고, 그 제품에서 개선할 부분이나 새로운 기능을 추가하여 새
로운 제품을 설계하고 기능과 원리를 설명하는 제품 안내서를 만들어 보자. 그림 III - 42 자율 주행 자동차

계획하기
3~4명씩 모둠을 만들어 역할을 분담하고 프로젝트를 진행할 향후 계획을 구체화하자.

날짜 내용 비고
사전
조사
활동

수행하기

학습한 내용들 중에서 모둠 공통의 관심 분야에 해당하는 제품을 선정하고 제품의 여러 기능과 관련된
과학적 원리와 적용된 기술을 조사하자.
제품의 개선 방안이나 추가할 새로운 기능에 대한 아이디어를 제안하고 가능성 여부나 효율성 등을 토
의하자.
아이디어를 정리하여 새로운 제품을 고안하고 설계하여 제품 안내서를 제작하자.

발표하기

모둠에서 고안한 제품의 특징, 적용된

원리와 기술, 창의적 설계 등을 바탕
으로 제품을 알리는 발표를 하고,
제품 안내서를 전시하여 동료
평가 등 다면 평가를 하자.

194 Ⅲ. 파동과 정보 통신

금성교과서(물리I).indb 194 2018-08-10 오후 6:12:15

 과학과 직업 광통신 연구원

광섬유를 기반으로 한 광통신 기술은 기존 구리 도선이 갖는 한계를 뛰어넘어 보다 빠른 속도

로 장거리 간 통신을 가능하게 한다. 이때 기반이 되는 광섬유 제작, 반도체 소자 기술, 회로
설계 기술 등에 대한 다양한 연구를 수행하는 것이 광통신 연구원의 역할이다.

광통신 연구원은 주로 어떤 일을 하나요?

빛을 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 다이오드 등의 수신단 반도체 소자 개발,
송신단과 수신단의 소자들을 초고속으로 구동하기 위한 반도체 집적회로 개발
광통신 기술 통용화를 위한 표준 규격 확립 업무 등
광통신의 초고속화를 위한 소자 회로 연구부터 광통신 기술의 상용화 및 제품화를 위한 업
무까지 다양하게 수행하고 있습니다.

광통신 연구원이 되려면 어떻게 해야 하나요?

광통신에 관한 연구는 광공학, 전자 공학, 재료 공학, 물리학 등 다양한 학문 분야가 결집된
연구이기 때문에 과학 전반에 대한 폭넓은 지식을 필요로 합니다. 선택적으로 세부 전공에 집
중하더라도, 반드시 나머지 다른 분야에 대해서 기초적인 내용을 습득하고 이해하려는 자세
가 필요합니다.

광통신 연구원을 꿈꾸는 학생들에게 하고 싶은 말은?

광통신 분야의 기본이 되는 학문들에 대한 깊은 이해와 더불어 한계에 도달한 것처럼 보이
는 현재 상황을 더 발전시켜 보려는 진취적인 태도를 지녀야 합니다.
[출처: 서울대학교 반도체 공동 연구소, 2016]

Ⅲ. 파동과 정보 통신 195

금성교과서(물리I).indb 195 2018-08-10 오후 6:12:17

 물리학Ⅰ
부록

금성교과서(물리I).indb 196 2018-08-10 오후 6:12:18

 차례

정답 및 해설 198

안전한 탐구 210

실험 보고서 작성법 214

국제단위계 216

찾아보기 218

사진 출처 및 인용 자료 220

금성교과서(물리I).indb 197 2018-08-10 오후 6:12:18

 정답 및 해설 23쪽

1. 브레이크가 걸려 있어서 밀어도 움직이지 않는 자동차에 수평

방향으로 작용하는 힘에는 자동차를 미는 힘과 마찰력이 있다.
자동차가 움직이지 않기 때문에 자동차에 작용하는 알짜힘은 0
이다. 따라서 자동차를 미는 힘과 자동차에 작용하는 마찰력의
크기는 같고 방향은 반대이다.

Ⅰ 역학과 에너지
2. 책상 위에 놓인 물체에 작용하는 힘은 중력과 책상면이 작용하
는 힘이 있다. 이중 중력의 크기는 질량에 비례한다. 겉으로는
책상면에 변화가 없는 것처럼 보이지만 책상면 위에 물체를 올
힘과 운동
려놓으면 책상면에 변화가 있다. 책상면이 작용하는 힘은 책상
면의 변화 때문에 작용하는 힘으로 변형의 정도가 크면 작용하
확인하기 15쪽
는 힘 또한 크다. 책상 위에 놓인 물체가 정지 상태를 유지할 경
1. 직선 트랙을 달리는 경우와 원형 트랙을 달리는 경우, 속력이 같 우 책상면이 물체에 작용하는 힘의 크기는 올려놓은 물체에 작
은 경우에도 직선 트랙은 운동 방향의 변화가 없지만, 원형 트랙 용하는 중력의 크기와 같다.
은 운동 방향의 변화가 있다.

2. 빠른 속도로 움직이는 경우 또는 갑자기 운동 방향이 변화하거 25쪽

나 속력의 변화가 큰 경우 전율을 느낀다. 자이로 드롭과 같은 1. 사람이 계단을 오를 때 사람의 발이 계단을 누르는 힘과 계단이
놀이 기구는 속력의 변화로 전율을 느끼게 된다. 사람의 발에 작용하는 힘은 상호 작용하고 있는 힘으로 힘의 크
기는 같고 방향은 반대이다.
17쪽
2. 마찰이 없는 빙판에 서 있는 사람이 빙판에서 벗어나기 위해서
1. 0.3초 동안 속력이 0.6`m/s 변화하였으므로 1초 동안의 속력 변
는 사람에게 힘을 작용하여야 한다. 힘은 항상 상호 작용이므로
화는 2`m/s이다. 따라서 이 물체의 가속도의 크기는 2`m/s@이
사람에게 힘을 작용하기 위해서는 힘을 작용할 수 있는 상대가
다. 물체가 출발하여 0.3초 동안 이동 거리는 ‘속도 - 시간’ 그래
있어야 한다. 마찰이 없는 빙판이므로 사람이 힘을 작용할 상대
프가 시간축과 이루는 면적과 같다. 따라서 0.3초 동안 물체의
가 없다. 따라서 사람이 빙판에서 벗어나기 위해서는 휴대하고
이동거리는 0.09`m이다. 2`m/s@, 0.09`m
있는 물건 중 무엇인가를 수평 방향으로 던져야 한다. 사람이 휴
2. 마찰이 없는 빗면 위로 밀어 올린 대하고 있던 물건에 힘을 작용하면 휴대하고 있던 물건 또한 사
물체의 운동은 등가속도 운동으 람에게 힘을 작용하여 사람은 휴대하고 있던 물건의 운동 방향
로, 속도를 시간에 따라 나타내면 과 반대로 움직여 얼음판에서 벗어나게 된다.
그림과 같다. 그림과 같이 밀어 올
린 물체가 최고 높은 곳에 도달하
27쪽
는 순간의 속도는 0이다. 하지만
가속도는 던져진 순간부터 항상 일정한 값을 갖는다. 이때 가속 1. 지면에 도착하기 전 일정한 속력으로 낙하하고 있는 스카이다이
버의 가속도는 0이다. 따라서 스카이다이버에 작용하는 중력과
도는 ‘속도 - 시간’그래프의 기울기와 같다.
공기의 저항 합은 0이 되어야 한다. 스카이다이버에 작용하는
21쪽 중력이 800`N이면 스카이다이버에 작용하는 공기의 저항 또한
1. 물체의 가속도(a)는 물체에 작용한 힘(F)에 비례하고 물체의 질 800`N이다. 800`N
F
량(m)에 반비례한다( a = ). 따라서 물체에 작용한 힘과 질량 2. 중력: 질량에 비례하고 중력의 크기는 물체의 질량과 중력 가속
m
도의 곱이다.
이 각각 F, m일 경우 가속도와 물체에 작용한 힘과 질량이 2F,
탄성력: 용수철과 같이 원래 모양에서 변형이 있을 때 원래 모
2m인 경우의 가속도는 서로 같다.
양으로 돌아가려는 힘으로 그 크기는 변형의 정도에 비례한다.
F 2F
a= = 장력: 줄이 작용하는 힘으로 줄의 질량을 무시하면 같은 줄이
m 2m
2. 추의 질량이 m, 수레의 질량이 M일 경우 추에 작용하는 중력은 작용하는 장력의 크기는 같다. 힘의 작용 방향에 변화를 줄 경우
mz Mmz 줄을 이용한다.
mz이므로 가속도는 이고, 수레에 작용한 힘은
M+m M+m
이다. 추의 질량을 2배로 하면 추에 작용하는 중력은 2mz가 되
31쪽
2mz 2Mmz
므로 가속도는 이고, 수레에 작용한 힘은 이
M+2m M+2m 1. 빙판에 정지 상태로 있던 두 사람의 운동량의 합은 0이다. 밀기
다. 따라서 추의 질량을 2배로 해도 수레에 작용한 힘은 2배가 전과 후 두 사람의 운동량의 합이 보존되어야 하므로 밀려나는
되지 않는다. 두 사람의 운동량의 크기는 같고 방향은 반대이다. 따라서 밀려

198 부록

금성교과서(물리I).indb 198 2018-08-10 오후 6:12:19

 나는 두 사람의 속력은 질량에 반비례하므로 50`kg인 사람의 속
열과 에너지
력은 100`kg인 사람의 속력의 2배이다.

2. 위험에 빠진 오징어가 먹물을 뿜어낼 때 먹물의 운동량과 오징 확인하기 43쪽

어의 운동량의 크기가 같아야 한다. 따라서 먹물의 속력이 빠르
1. 역학적 에너지는 보존되므로, 물체의 속력이 가장 빠른 지점에
면 오징어의 속력 또한 빠르다.
서 역학적 에너지는 처음 용수철을 당겼을 때의 탄성 퍼텐셜 에
너지와 같다. 4`J
33쪽
2. 예시 답안 고무줄이 늘어나기 전까지 순수하게 낙하하는 동안
1. 유리컵이 바닥에 작용하는 힘과 바닥이 유리컵에 작용하는 힘의 중력 퍼텐셜 에너지가 운동 에너지로 전환된다. 따라서 중력 퍼
크기는 항상 같고 방향은 반대이다. 상호 작용하는 두 힘의 크기 텐셜 에너지는 감소하고 운동 에너지는 증가하고, 탄성 퍼텐셜
가 항상 같음에도 불구하고 유리컵이 깨지는 까닭은 유리컵에 에너지는 0이다. 그러나 고무줄이 늘어나기 시작하는 순간부터
작용하는 힘의 크기가 일정한 크기 이상이기 때문이다. 따라서 운동 에너지가 탄성 퍼텐셜 에너지로 전환된다. 따라서 운동에
유리컵이 깨지지 않기 위해서는 유리컵에 작용하는 힘의 크기를 너지는 감소하고 탄성 퍼텐셜 에너지가 증가한다. 한편 사람은
일정한 크기 이하로 줄여 주어야 한다. 계속 낙하하고 있으므로 중력 퍼텐셜 에너지는 감소한다. 사람
2. 우주 유영을 하는 우주인이 운동 방향을 바꾸어 운동하기 위해 이 가장 낮은 위치에 왔을 때는 운동 에너지와 중력 퍼텐셜 에
서는 운동 방향에 변화를 주고자 하는 방향의 반대 방향으로 무 너지는 최소가 되고, 탄성 퍼텐셜 에너지는 최대가 된다. 이 과
엇인가에 힘을 작용하면 그에 대한 반작용으로 운동 방향의 변 정에서 운동 에너지와 중력 퍼텐셜 에너지, 탄성 퍼텐셜 에너지
화를 주게 된다. 의 총합인 역학적 에너지는 외부로의 에너지 손실이 없는 닫힌
계라면 보존된다.

35쪽
45쪽
1. 분사된 물의 운동량은 물의 속도에 비례한다. 따라서 금속판이
1. 열린계에서는 물체의 역학적 에너지가 열의 형태로 외부로 방출
받는 충격량은 분사된 물의 속도에 비례한다
된다. 200`J
2. 총구의 길이가 길면 총알에 힘을 작용하는 시간이 길어져 총알
2. 예시 답안 공의 최고 높이가 점점 낮아지므로 역학적 에너지의
이 받는 충격량이 증가한다. 총알이 받은 충격량과 총알의 운동
일부가 외부로 방출되는 열린계이다. 이러한 공은 중력 퍼텐셜
량 변화량이 같으므로 총구의 길이가 길어지면 발사된 총알의
에너지와 운동 에너지가 서로 전환되면서 움직이지만, 열의 형태
속력은 빨라진다.
로 외부로 에너지가 방출되므로 열린계인 공의 입장에서는 역학
적 에너지가 보존되지 않는다. 그러나 공과 주변의 공기를 포함
37쪽 하는 계를 정하면, 이 계는 닫힌계가 되므로 공과 공기로 이루어
1. 충격 흡수 장치는 용수철처럼 충돌할 때 모양이 변하는 재질을 진 닫힌계에서는 열에너지를 포함한 총에너지는 보존된다.
사용하여 충돌 시간을 길게 한다.
47쪽
2. 충격을 흡수하기 좋은 소재로는 스펀지, 용수철 등이 있다. 충격
흡수 장치는 스펀지 등과 같이 단단하지 않아 충돌할 때 모양이 1. 예시 답안 타워 브리지가 만들어진 당시에는 석탄을 연소시키는
과정에서 발생하는 열에너지를 수증기의 운동 에너지로 바꾸어,
변하는 성질이 있다.
이 수증기가 열기관을 통과하는 과정에서 타워 브리지를 들어
올리는 일을 할 수 있게 되어 있었다. 그러나 현재는 직접 전기
개념 확인 38쪽 에너지로 전동기를 이용하여 타워 브리지를 들어 올리고 있다.

2. 예시 답안 연소 과정에서 발생하는 열에너지가 오른쪽의 탱크

① 속도 ② 가속도 ③ 힘의 크기 ④ 질량 ⑤ 상호
속의 공기를 팽창시키면, 물탱크의 물이 그 옆의 양동이로 이동
⑥ 같고 ⑦ 반대 ⑧ 충격량 ⑨ 충돌 시간 ⑩ 외력
한다. 이 과정에서 무거워진 양동이는 중력을 받아 아래로 내려
⑪ 운동량 보존 법칙 ⑫ 작용 반작용
가면서 중력 퍼텐셜 에너지가 감소하고, 이 과정에서 만들어진
일을 도르래를 이용하여 힘의 방향을 바꾸어 주면 문이 자동으
로 열리게 된다.
아하! 그렇구나 38쪽

1. 충돌 시간이 길어질수록 머리에 작용하는 평균적인 힘의 크기는 49쪽

작아진다. 1. 기체가 외부에 한 일은 ‘압력 - 부피’ 그래프에서 아랫부분의 면
2. 자동차 충돌 사고 때 에어백과 자동차의 범퍼는 충돌 시간을 길 적에 해당한다. 40`J
게 해 주어 운전자에게 작용하는 힘을 줄여 주어 운전자의 생명 2. 기체 자체의 에너지 변화가 없다면, 기체는 외부에서 흡수한 열
을 보호해 준다. 을 모두 일로 사용한 것이다. 20`J

정답 및 해설 199

금성교과서(물리I).indb 199 2018-08-10 오후 6:12:19

 52쪽
시공간과 운동
1. 이상 기체의 내부 에너지는 섭씨 온도(!C)가 아닌 절대 온도(K)
에 비례한다. 확인하기 61쪽
 ① 333.15`!C ② 절반으로 줄어들지 않는다. -121.575`!C
1. 빛의 속력이 관찰자의 속도에 따라 변한다고 생각하므로 빛의
2. 예시 답안 자동차 엔진의 경우 연료(가솔린)와 공기가 혼합된 기 속력으로 이동하는 관찰자에게 빛은 정지하므로 거울에 자신의
체를 직접 점화시켜 열에너지를 만들고 이를 피스톤의 상하 운 모습이 비치지 않는다.
동 에너지로 전환하고, 최종적으로 바퀴의 회전을 위한 운동 에
너지로 전환하게 된다. 스털링 기관의 경우 온도차가 나는 두 열 2. 예시 답안 1629년, 베크만은 빛의 속력을 측정하는 실험을 설계
했다. 한 사람이 1.6`km 떨어져 있는 곳에서 거울에 반사되는
원에서 열에너지를 공급받아 열을 일로 전환하는 장치라면, 자
빛을 관찰하는 실험이었다. 1638년에는 갈릴레이가 빛의 속력
동차의 엔진은 직접 열에너지를 만들어낸다는 점에서 차이가 있
을 측정하기 위해서 두 개의 떨어진 랜턴의 빛이 도달하는 차를
으나, 기본적으로 열을 일로 전환하는 열기관이라는 점에서는
이용하려고 했다.
유사하다.
1676년 뢰머는 첫 번째로 빛의 속력을 정성적인 측정값으로
55쪽 구했다. 뢰머는 덴마크 천문학자로서 천문학적 방법을 사용해서
1. 열효율이 20`%인 경우, 공급받은 열의 20`%만 일로 전환된다 빛의 속력을 측정하였다. 그는 목성의 위성 중 ‘이오’가 식(목성
는 것을 의미한다. 640`J 의 그림자에 의해 가려지는 현상)이 발생할 때, 지구가 공전 궤
2. 예시 답안 냉난방 겸용 장치는 여름철에는 장치에 일을 공급하여, 도에서 가까이 있을 때가 멀리 있을 때보다 22분 빨리 나타난다
상대적으로 온도가 낮은 실내에서 실외로 열에너지를 이동시킨 는 것을 관측했다.
다. 한편 겨울철에는 상대적으로 온도가 낮은 실외에서 실내로 1729년에 제임스 브래들리는 광행차를 발견했다. 광행차는
열에너지를 이동시키기 위해서 장치에 일을 공급하여 준다. 즉 떨어진 광원으로부터 빛이 도달할 때, 빛의 속력의 벡터 가법과
여름철에 차가운 바람이 나오는 에어컨과 뜨거운 바람이 나오는 관측자로부터의 속력으로 인해서 생긴다. 따라서 움직이는 관측
실외기의 역할을 겨울철에는 서로 바꿔 준다고 생각하면 된다. 자는 빛이 약간 다른 방향에서 오는 것처럼 보게 되고, 결과적으
로 광원이 원래의 자리로부터 옮겨진 것처럼 생각하게 되는 것
이다. 지구가 태양을 계속해서 돌 때 지구의 속력 방향 또한 바
개념 확인 56쪽 뀌므로 이 효과는 별의 방향이 바뀌는 것처럼 보이게 한다. 별의
각도 차로 인해서(최대 20.5각초) 태양을 도는 지구의 속력을 빛
① 닫힌계 ② 보존 ③ 감소 ④ 열기관 ⑤ 열에너지
의 속력으로 나타내는 것이 가능한 것이다.
⑥ 운동 에너지 ⑦ 일 ⑧ PDV ⑨ DE기체 = Q-W
1850년 피조와 푸코는 회전하는 거울에 빛이 반사되어 약
⑩ 내부 에너지 ⑪ 절대 온도 ⑫ 순환 과정
35`km 떨어져 정지되어 있는 거울을 향하도록 장치를 만들었
T2
⑬ 절대 온도 ⑭ 1- ⑮ 열역학 제 2 법칙 다. 정지 거울에 반사되어오는 시간이 지남에 따라 회전 거울이
T1
약간씩 움직이면서 빛이 원래의 방향에서 미세한 각도 차로 빗
나가게 된다. 이 사이에 톱니바퀴를 놓아 빛이 되돌아오는 시간
아하! 그렇구나 56쪽 을 계산하여 빛의 속력을 비교적 정밀하게 측정하였다.

1. 예시 답안 지구로 귀환하는 캡슐이나 유성만 계로 정하면 지구

로 낙하하는 과정에서 중력 퍼텐셜 에너지가 운동 에너지로 전 63쪽

환되면서 동시에 열이 외부로 방출되고 있으므로, 이 계는 열린 1. 공기 중과 진공에서의 빛의 속력 차이로 인하여, 시간 간격이 발
계라고 할 수 있고, 역학적 에너지는 점차 감소하고 있다고 할 생한다. 2.97\10*`m/s
수 있다. 그러나 캡슐이나 유성 주변의 대기까지를 모두 계로 정
2. 예시 답안 등대 A, B가 동일한 시간 간격으로 불빛을 내보내고
하면 외부로 방출되는 열에너지를 대기가 흡수하고 있으므로 총
있으므로, 정수가 등대 A의 불빛을 본 뒤, 등대 B의 불빛이
에너지에는 변함이 없다고 할 수 있다. 따라서 이 경우 대기까지
10% m 1
= \10_#`s
포함하는 계는 닫힌계라고 할 수 있다. 3\10* m/s 3

2. 예시 답안 지구로 귀환하는 과정에서 발생하는 엄청난 양의 열 뒤에 도착하였다면, 등대 A, B에서는 불빛이 동시에 내보내고
에너지를 일로 전환하기 위해서는 에너지를 전달하기 위한 공기 있다고 할 수 있을 것이다.
와 같은 입자들이 필요하다. 그러나 귀환 캡슐 내부의 공기는 우
주 비행사의 생존을 위한 것으로 열에너지를 전환하기 위해서는 66쪽

사용하기 어렵다. 따라서 열에너지를 일로 전환하기 어렵다. 반 1. 상대론적 효과는 반드시 자신을 기준으로 상대적으로 등속 운동
대로 아무런 일을 하지 않고 저열원인 귀환 캡슐 내부에서 고열 하는 상대 관찰자에게만 적용된다. 즉, 정수를 기준으로 상대적
원인 외부로 열을 뽑아내는 것은 열역학 제 2 법칙에 어긋나므로 으로 운동하는 동수에 대해서 정수는 시간 지연과 길이 수축을
이 과정 역시 불가능하다. 관측하게 된다. 반대로 동수를 기준으로 하면 정수가 움직이고

200 부록

금성교과서(물리I).indb 200 2018-08-10 오후 6:12:19

 있으므로, 정수에 대해서 동수는 시간 지연과 길이 수축을 관측 개념 확인 72쪽
하게 된다.
① 동일 ② 빛의 속력(광속) ③ 동시성의 상대성
2. 예시 답안 심장 박동의 차이는 없다. 우주여행하는 사람과 심장 ④ 시간 지연 ⑤ 고유 시간 ⑥ 길이 수축 ⑦ 고유 길이
박동 사이에는 상대 운동이 없으므로 심장 박동에서 상대론적 ⑧ E정지 = mc@ ⑨ 정지 에너지
효과를 느낄 수 없다. 그러나 지구에 있는 사람이 우주여행하는
사람의 심장 박동을 측정할 수 있다면, 지구에 있는 사람은 우주
아하! 그렇구나 72쪽
여행하는 사람의 심장 박동이 느리게 뛰는 것으로 관측하게 될
것이다. 상대론적 효과는 반드시 자신을 기준으로 상대적으로 1. 예시 답안 결론적으로 동수가 정수보다 더 젊게 된다. 원래의 쌍
등속 운동 하는 상대 관찰자에게만 적용된다. 둥이 역설 문제는 동수가 목표한 외계 행성에 도착한 후 다시
지구로 돌아와야 하므로 목표 행성 근처에서 우주선의 방향을
목표 행성으로 향하는 방향에서 지구로 향하는 방향으로 바꾸
69쪽
어야 한다. 그러기 위해서는 반드시 속력을 줄여 방향을 바꾼 뒤
1. 1`kg인 물체는 (1`kg)\(3\10*`m/s)@ = 9\10!^`J만큼의 에너 다시 속력을 다시 올려주어야 한다. 즉 속력의 변화가 생긴다.
지로 전환될 수 있다. 따라서 3.1\10_#`kg은 약 28\10!#`J만
사실 특수 상대성 이론은 일정한 속력으로 일직선으로 움직이는
큼 전환된다. 약 28\10!#`J
경우만을 고려한 이론이다. 이렇게 속력의 변화가 있게 되면 일
반 상대성 이론까지 고려해야 하므로 문제가 좀 더 복잡해진다.
2. 예시 답안
따라서 ‘수정된 쌍둥이 역설’은 다음과 같다.
(1) 사용 후 핵연료 저장 현황(2014년말)
(1) ‌지구를 지나쳐 목표한 외계 행성을 향해 빛의 속력에 가까운
 [단위: 다발]
일정한 속력으로 날아가는 우주선에 동수가 있다.
구분 저장 용량 현 저장량
(2) ‌동수는 지구를 지나치는 순간 동수가 탄 우주선 안의 시계를
고리 6494 5322
정수가 있는 지구 기준 시계와 똑같은 시간으로 맞춘다.
한빛 9017 5413
(3) ‌동수가 탄 우주선이 계속 비행을 해서 목표 행성을 지나칠
한울 7066 4652
때, 병수가 탄 또 다른 우주선이 반대 방향으로 그 행성을 지
경수로 523 64
월성 나쳐 지구를 향해 같은 속력으로 날아간다.
중수로 499632 391872 (4) ‌이렇게 두 우주선이 서로 반대 방향으로 외계 행성을 동시에
계 522732 407323 지나치는 순간, 병수가 탄 우주선의 시계를 동수가 탄 우주
* 비상 노심분 제외 [출처: 2015 원자력발전백서, 2015] 선의 시계에 맞춘다.

(2) 사용 후 핵연료를 관리하는 19가지 방법 (5) ‌병수가 탄 우주선이 계속 여행을 해서 지구를 지나치는 순간

① 발전소 안에 임시 저장 시설을 확장 정수가 있는 지구 기준 시계와 병수가 탄 우주선 안의 시계

② 발전소 안에 중간 저장 의 시간을 비교한다.

③ 발전소 밖에 중간 저장 이러한 상황에서 정수와 병수의 시간을 비교해 보면 다음과 같다.

④ 깊은 지층 속에 처분 지구 시간 우주선의 시계
⑤ 오랜 기간 중성자를 쏴 핵의 종류를 변환시켜 없앰 광속 0.8배로 멀어짐 ! 3!로 천천히 흐
⑥ 임시 저장과 병행해서 깊은 지층에 단계적으로 처분 처음 45년
름 ! 45×3! = 15(년)
⑦ 바다에서 떨어뜨려 자연 희석시킴
⑧ 바닷속 바닥에 묻음 광속 0.8배로 가까와짐 ! 3배로 빨리 흐
나중 5년
름 ! 5\3 = 15(년)
⑨ 빙하 속에 처분
⑩ 땅이 꺼진 지형 속에 넣어 처분 총 45+5 = 50(년) 15+15 = 30(년)

⑪ 우주에 처분하거나 태양으로 수송

2. 예시 답안 시간 지연 효과에 의해서 우주비행사가 미래로 시간
⑫ 공중에서 희석시켜 날려 보냄 여행을 하는 것은 이론적으로 가능할 수 있으나, 과거로의 시간
⑬ ‌우라늄과 플루토늄을 섞어 핵연료로 재활용해 원자로 안 여행은 불가능하다. 또한 '인과성'에 의해서도 과거로의 시간 여
에서 없앰 행은 불가능하다. 시간의 선후 관계를 따져보면 원인은 과거이
⑭ 폐기물 용량을 줄이기 위해 소각 며, 결과는 그 원인이 발생한 이후에 벌어진 현상이라고 할 수
⑮ ‌폐기물 용량을 줄이기 위해 금속 폐기물 용광로에서 있다. 즉, 원인과 결과는 시간의 흐름상 절대 역관계가 성립될
소각 수 없다. 이러한 까닭들로 인해 과거로의 시간 여행은 불가능하
⑯ 해외에 위탁해 재처리 다고 할 수 있다.
⑰ 다자간 국제 협력을 통해 처분
⑱ 다자간 국제 협력을 통해 저장 및 재처리
 [출처: 사용 후 핵연료 공론화 TF 최종 보고서 , 2009]

정답 및 해설 201

금성교과서(물리I).indb 201 2018-08-10 오후 6:12:20

 1.5`kg K m/s = 1.5`N K s와 같다. 1.5`N K s
(2) A와
‌ B의 충돌 시 A가 받은 충격량과 B가 받은 충격량이
개념 확인하기 75쪽 같으므로 B의 운동량 변화량 또한 1.5`kg K m/s이다. 따라
서 충돌 후 B의 속력은 0.5`m/s이다.  0.5`m/s
1. 마찰력을 f 라 할 때, 뉴턴 제 2 법칙으로부터
20`N-f = 4`kg\3`m/s@ 10. 열기관에서 열은 고온에서 저온으로 이동한다. ㄱ, ㄷ
이다. 따라서 마찰력 f 는 8`N이다.  8N
11. 풍선 속 기체의 온도가 감소하였으므로, 내부 에너지는 감소한
2. 바닥이 시멘트인 경우가 바닥이 매트리스인 경우에 비해 충돌 다. 또한 기체의 온도가 감소하고, 부피가 증가하였으므로, 기체
시간이 짧기 때문이다. 의 압력은 감소한다. ㄴ

3. 열역학 제 1 법칙에 따라서 12. 물체의 길이 수축은 고유 길이 방향으로 상대적으로 움직이는

DU = Q-W 관찰자에서만 관측된다. 민수
= (20-40)`J= -20`J
13. 시간 지연의 효과는 물체의 속력이 빠를수록 더 크게 나타난
이다. 20`J 감소한다. 다. va>vb
4. 우주선 안의 우주인은 고유 시간이고, 상대적으로 정지해 있는 14. 핵분열이나 핵융합을 포함한 외부로 에너지가 방출되는 모든
지구상의 관측자는 시간 지연을 경험하므로, 영화는 두 시간보 반응은 반응 후의 질량이 감소하여 에너지로 방출된다. 철수
다 길어진다. 두 시간보다 더 걸린다.

5. 질량 에너지 등가 원리에 따라, 핵융합은 반응 전후의 질량이 감 핵심 역량 기르기 77쪽

소한 만큼 외부로 에너지가 방출되는 것이다. 반응 전
15. 예시 답안 떨어지는 물방울이 허공에 멈추게 하는 방법은 불가
개념 발전하기 능하다. 하지만 사람들로 하여금 물방울이 허공에 멈춰있는 것
75쪽
처럼 보이게 할 수는 있다. 일반적으로 영상 화면을 촬영할 때
6. (1) ‌등가속도 운동이고 A와 C에서 속도의 크기가 각각 0, 1 1
초 간격으로 촬영한다. 이는 사람들이 초 간격으로 촬영
20`m/s 이므로 A에서 C까지 이동하는 동안 평균 속도의 30 30
크기는 10`m/s이다. 따라서 A에서 C까지 이동하는데 걸린 한 영상을 연속적인 운동으로 인식하기 때문이다. 이를 이용하

시간은 2초이다. 2초 동안 속도 변화가 20`m/s이므로 가속 1

여 물방울이 초 간격의 일정한 시간 간격으로 떨어지게 설
30
도의 크기는 10`m/s@이다. 10`m/s@ 1
치한 후 섬광 장치를 이용하여 초 간격으로 빛을 비춰 주면
(2) ‌가속도가 10`m/s@이므로 A에서 B까지 이동하는데 걸린 시 30
간은 1초이고, 평균 속도는 5`m/s이다. 따라서 A와 B사이 물방울의 위치는 항상 같은 위치에만 있는 것처럼 보이게 된다.

거리는 5`m, B와 C사이의 거리는 15`m이다.  15`m 1

또한 빛을 비춰 주는 시간 간격을 초보다 약간 작게 하면 물
30
7. (1) A와
‌ B 두 물체를 하나의 물체처럼 생각하면 A와 B에 작 방울이 거꾸로 올라가는 모습을 연출할 수도 있다.
용하는 알짜힘의 크기는 B에 작용하는 중력 2 mz에서 A에
16. 예시 답안 자동차의 충돌 사고가 일어날 경우 자동차의 차체가
작용한 중력 mz를 뺀 mz이다. 따라서 A와 B의 가속도의
매우 강하면 자동차가 정지하는데 걸리는 시간이 매우 짧아 자
mz z z
‌크기는 = 이다. 동차의 가속도 크기는 매우 크게 된다. 자동차에 타고 있는 운전
3m 3 3
z 자나 승객이 자동차와 함께 멈추기 위해서는 운전자나 승객 또
(2) 줄이
‌ A에 작용하는 힘을 T라 할 때 A의 가속도가 이므
3
한 자동차의 가속도에 해당하는 가속도로 운동해야 한다. 따라
‌로 뉴턴 운동 제 2 법칙을 적용하면
서 자동차의 차체가 강하면 운전자의 가속도에 비례하는 매우
z
T-m
‌ z= m 큰 힘을 운전자에게 작용해야 한다.
3
4 하지만 자동차의 충돌 사고가 일어날 경우 차체의 변형이 일
이다. 따라서 줄이 A에 작용하는 힘 T는 mz이다.
3
어나면 충돌 사고 시 자동차가 정지하는 데까지 걸린 시간이 길
4 z
 m 어져 자동차의 가속도는 작아진다. 자동차의 가속도가 작기 때
3
8. (1) ‌공과 벽이 충돌하는 동안 공이 벽에 작용하는 힘과 벽이 공 문에 차 안의 운전자 또한 멈출 때까지 작은 가속도로 움직이면
에 작용하는 힘은 작용과 반작용 관계로 두 힘의 크기는 서 되기 때문에 자동차 사고가 일어날 경우 운전자가 큰 부상을 당
로 같다. 서로 같다. 하지 않게 된다.
(2) ‌(나)에서 시간축과 힘을 나타낸 그래프가 이룬 면적은 공이 벽 17. (1) 예시 답안 새의 부리 부분에 있는 스펀지에 묻은 물이 증
3 발하면서 새의 머리 부분에 있는 기체 계에서 외부로 열이
‌ 작용한 충격량으로 공의 운동량 변화량인 mv 와 같다.
에
2
방출된다. 계의 내부 에너지는 감소하고, 계의 압력도 감소
3
 mv
2 하게 된다. 아래 부분에 있는 액체가 밀려 올라오게 되면
9. (1) A와
‌ B가 충돌할 때 B가 받은 충격량은 A의 운동량 변화량 서, 머리 부분이 무거워져 아래로 내려오다가 지면과 어느 정도

202 부록

금성교과서(물리I).indb 202 2018-08-10 오후 6:12:20

 나란해지면 액체가 다시 아래로 내려가면서 머리를 들게 된다. 2. 원자핵과 전자 사이에 작용하는 전기력이 두 개의 원자를 결합
(2) 예시
‌ 답안 이 장난감은 열기관이다. 아랫부분에서 열을 흡 하는 힘으로 작용하여 분자를 이룰 수 있다.
수하고 그 열의 일부는 차가운 윗부분에서 밖으로 내보내
는 것이며 그 사이에 물을 먹는 일(work)이 나오는 것이다. 87쪽
물론 일의 크기는 들어간 열과 나오는 열의 차이다. 열역학 1. 현대의 원자 모형을 전자 구름 모형이라고도 한다. 원자핵 주위
제 2 법칙에 의하여 온도가 같으면 열기관의 효율이 0, 즉 일 에 전자들이 운동하는데, 전자들이 특정 궤도를 따라 도는 것
이 나오지 않는다. 즉 차가운 곳과 더운 곳이 있어야 한다. 이 아니라 특정 위치에서 전자를 발견할 수 있는 확률만 알 수
새의 머리 부분을 덮고 있는 스펀지가 늘 물의 공급을 받아 있다.
야 되고 그 물이 증발하여 온도차가 유지되어야 한다. 습기 2. 톰슨은 전자의 흐름인 음극선이 전기장에 의해 힘을 받아 휘어
가 많은 환경에서는 잘 되지 않는 것이 바로 그 때문이다. 지는 것을 관찰하였고, 또한 음극선이 자기장에 의해서도 힘을
18. 예시 답안 광속으로만 달리는 나에게 시간이란 의미가 있을 받아 휘어지는 것을 발견하였는데, 그 휘어지는 정도를 서로 비
까? 내가 시계를 하나 가지고 있다. 밖에서는 아무리 들여다봐 교·계산하여 수소 원자 질량의 1800 배 정도로 가벼운 입자라
도 그 시계는 절대 움직이지 않는다. 영원히, 하지만 내 관성계 는 것을 알게 되었다.
에서는 분명히 시간이 흘러야 한다. 뭔가 이상하다. 밖에서는 영
91쪽
원히 관찰될 수 없는 일이 일어나야만 한다고 주장하고 있다. 아
무리 생각해도 이상하다. 다른 방법으로 시간을 잴 방법이 필요 1. 가열된 고체에서 방출되는 빛의 파장은 연속적으로 분포하는 연
하다. 속 스펙트럼을 나타내고, 가열된 기체에서 방출되는 빛의 파장

한편 광속으로 달리는 나의 길이에 대해서 논의하는 건 무의 은 띄엄띄엄 분포하는 선 스펙트럼을 나타낸다.

미해 보인다. 일단 나를 점 입자로 가정하고 내가 배경을 보면 2. 네온사인의 유리관에 들어 있는 기체의 종류가 다르기 때문에
어떻게 될까? 당연히 길이 수축으로 인해 배경은 엄청 짧아진 다양한 색깔의 빛이 방출된다.
다. 얼마만큼 짧아지나? 나의 진행 방향으로 배경의 길이는 0이
된다. 내가 존재하는 3차원 중에서 한 개의 차원의 길이가 0으 93쪽

로 줄어버렸다. 나는 2차원의 생물이 되어 버린건가? 밖에서 나 1. 양자수가 클수록 전자의 에너지가 크다.
를 관찰한 관찰자의 시각으로는 나의 시간은 정지해 있다. 사실
2. 기체 원자 내 전자의 에너지 준위가 불연속적으로 분포하기 때
생각해 보면 가정 자체에서 이미 이 모든 사건은 동시에 일어났 문에 기체 원자에서 방출되는 빛의 파장은 띄엄띄엄 분포한다.
었다. 그런데 새삼 ‘동시’임이 중요한 까닭은 무엇일까? 거꾸로
동일한 상황을 정지해 있는 관찰자가 관찰한다고 생각해 보자. 95쪽
그 관찰자가 느끼기에는 가까운데서 출발한 빛을 일찍 느끼고 1. 빛에너지는 -0.85`eV-(-3.40`eV) = 2.55`eV
멀리서 출발한 빛은 나중에 느낄 것이다. 즉 공간상에 퍼져 있는 이고, 진동수는
사건이 시간적으로 퍼져서 느껴지게 된다. 하지만 광속으로 지 E 2.55\1.6\10_!(`J
f  = = ) 6.15\10!$`Hz
나가게 되면 이 모든 사건이 정말 '동시'에 일어나게 된다. h 6.63\10_#$`J K s
이다.

2. 원자마다 전자의 에너지 준위가 다르기 때문이다.

98쪽

1. 기체 원자는 서로 멀리 떨어져 있어 전자의 에너지 준위가 선으

로 나타나지만, 고체를 이루는 원자는 매우 가까이 있어 전자의
에너지 준위가 미세하게 겹쳐 에너지띠를 이룬다.

2. 띠 간격이 작을수록 전기 전도성이 좋으므로 전기 전도성은 저

마늄(Ge)이 다이아몬드(C)보다 좋다.

101쪽

Ⅱ 물질과 전자기장
1. 전기 전도도는 증가한다.
2. p형 반도체를 만들기 위해서는 원자가 전자가 3개인 원소를 도
핑하고, n형 반도체를 만들기 위해서는 원자가 전자가 5개인 원
물질의 구조와 성질
소를 도핑한다.

확인하기 85쪽 104쪽

1. 원자의 원자핵과 전자 사이에 전기력이 작용하기 때문이다. 1. 다이오드의 p형 반도체에 (+)극을 연결하고 n형 반도체에 (-)

정답 및 해설 203

금성교과서(물리I).indb 203 2018-08-10 오후 6:12:20

 극을 연결할 경우에만 전류가 흐르고, 전극을 반대로 연결하면 117쪽
전류가 흐르지 않는다. 1. 예시 답안 전류가 흐를 때에만 자석이 되는 전자석은 기중기 등
2. 발광 다이오드에 순방향 전압을 걸면 전도띠의 전자가 원자가 에 활용되고 있으며, 자기장이 있는 곳에 놓인 도선에 전류가 흐
띠로 전이하면서 빛이 방출된다. 방출된 빛에너지만큼 전자의 를 경우 자기력을 받는 원리는 스피커 등에 활동되고 있다.
에너지는 감소한다.
2. 벨 소리가 울리는 시간이 되면 전류가 흐르게 되고 전류에 의한
자기력이 작용하여 종을 울리게 된다.
개념 확인 106쪽
120쪽

① 전기력 ② 양자화 ③ 연속 스펙트럼 ④ 선 스펙트럼 1. 자기장을 걸었을 때 강자성체는 자기장의 방향으로 자기화가 된
⑤ 불연속적인 ⑥ 에너지띠 ⑦ 띠 간격 ⑧ 도체 다. 하지만 반자성체는 자기장의 반대 방향으로 자기화된다.
⑨ 절연체 ⑩ n형 반도체 ⑪ p형 반도체 ⑫ 다이오드
2. 철 클립은 강자성체로 자석을 가까이 하면 자석에 쉽게 붙을 뿐
⑬ 순방향
만 아니라 자석으로 철 클립을 한 방향으로 문지르면 철 클립
또한 자석이 된다.
아하! 그렇구나 106쪽
123쪽
1. 기체 원자의 에너지 준위가 원소마다 각기 다르게 분포하고 강
1. 솔레노이드에 철심을 넣으면 솔레노이드에 흐르는 전류에 의한
하게 방출되는 빛의 파장이 기체마다 다르기 때문이다.
자기장의 방향과 같은 방향으로 철심이 자기화되므로 철심이 없
2. 발광 다이오드에 순방향 전압을 걸어 주면, 전도띠의 전자가 원 을 때보다 자기장이 강해진다.
자가 띠로 전이하면서 띠 간격에 해당하는 에너지를 빛으로 방
2. 고무자석에 철가루를 뿌리면 철가루가 줄을 지어 배열됨을 확인
출하는데, 띠 간격에 따라 방출되는 빛의 파장이 달라진다. 세
할 수 있다. 이를 통해 고무자석의 N극과 S극의 위치를 정확히
종류의 발광 다이오드는 띠 간격이 달라 서로 다른 색의 빛을
알 수는 없지만 고무자석의 N극과 S극이 순차적으로 줄지어 배
방출하는데, 띠 간격은 파랑 발광 다이오드가 가장 크고, 빨강
열되어 있음을 확인할 수 있다.
발광 다이오드가 가장 작다.
125쪽

1. 솔레노이드에 자석의 N극을 가까이 할 때와 S극을 가까이 할

때 발생하는 유도 전류의 방향은 반대이다.

전류와 자기장 2. 솔레노이드에 검류계 대신 발광 다이오드(LED)를 연결하여 막

대자석을 넣었다 뺐다하면 발광 다이오드(LED)는 넣을 경우나
확인하기 112쪽 뺄 경우 둘 중의 한 경우에만 불이 들어오게 된다. 그 까닭은 발
광 다이오드(LED)에는 한쪽 방향의 전류만 흐르고, 막대자석을
1. 앙페르 오른나사 법칙에 의해 전류의 방향을 반대로 하면 나침
솔레노이드에 넣을 경우와 뺄 경우 솔레노이드에 흐르는 전류의
반의 바늘은 북쪽에서 서쪽을 향해서 10!정도 회전한다.
방향이 반대이기 때문이다.
2. B 지점에서 두 도선에 의한 자기장은 세기는 같고 방향이 반대
이다. 따라서 B 지점에서 자기장의 세기는 0 이다. A와 C 지점에 129쪽

서 두 도선에 의한 자기장은 방향이 같으므로 두 도선에 흐르는 1. 교통 카드에는 전자기 유도에 의해 전류가 흐르는 코일이 있다.
전류에 의한 자기장의 세기를 합하면 A와 C지점에서의 자기 교통 카드의 일부가 잘린 경우 코일에 전류가 흐르지 않게 되어
장 세기가 된다. 따라서 A와 C 지점의 자기장 세기는 같은 크기 교통 카드를 사용할 수 없다.
로 B지점에서 자기장의 세기보다 크다. 전류의 방향이 반대이면
2. 인덕션레인지는 전류에 의한 자기장 변화에 의해 그릇에 전류가
A, C 지점이 가장 작다.
흐르게 되어 가열하는 방식인데, 유리 그릇의 경우는 부도체로
유도 전류가 흐르지 않기 때문이다.
114쪽

1. 솔레노이드 내부에서 자기장의 세기는 단위길이당 감은 수에 비

례하므로 2배로 촘촘하게 감으면 솔레노이드 내부에서 자기장 개념 확인 132쪽
의 세기는 2배가 된다.
① 앙페르 오른나사 ② 전류의 방향 ③ 전류의 세기
2. 예시 답안 원자 규모에서 보면 영구 자석 표면에는 솔레노이드 ④ 도선과의 거리 ⑤ 원자 자석
와 같이 원형 전류가 흐르는 것으로 생각할 수 있다. 따라서 안이
⑥ 강자성체, 상자성체, 반자성체 ⑦ 전자기 유도
보이지 않는 상자 안에 같은 크기의 자기장을 만드는 솔레노이
⑧ 렌츠 법칙 ⑨ 자기 선속
드와 영구 자석을 놓았을 때 어떤 것이 들어있는지 알 수 없다.

204 부록

금성교과서(물리I).indb 204 2018-08-10 오후 6:12:21

 아하! 그렇구나 132쪽
‌ = 3인 상태에서 에너지 준위는 -1.51`eV이고, n = 4인
(3) n
상태에서 에너지 준위는 -0.85`eV이므로 흡수하는 광자의
1. 스마트폰의 충전기 내부에는 코일이 감겨져 있고, 이 코일에 교
에너지는 전이하는 두 에너지 준위 차 0.66`eV이다.
류 전류가 흐르면서 주변에 교류 자기장이 생기게 된다. 또, 스
 (1) fa>fb>fc (2) fa-fb (3) 0.66`eV
마트폰 내부에도 코일이 있는데, 스마트폰 내부의 코일이 교류
자기장 안에 놓이게 되면 유도 전류가 흐르게 되어서 충전이 가 7. 전기 전도도는 A가 B보다 크다. 스위치를 닫았을 때만 전구에
능해진다. 불이 켜진 것은 A를 통해 전류가 잘 흐르기 때문이다. A의 에
너지띠 구조는 X이고, B의 에너지띠 구조는 Y이다.
2. 충전기의 코일에서 발생하는 자기장은 거리가 멀어지면 급격히
크기가 줄어들기 때문에, 스마트폰의 코일에 유도되는 전류가 8. (1) A에
‌ 순방향 전압이 걸릴 때, A와 D에는 전류가 흐르지만
감소하여 충전 효율이 급격히 떨어지게 된다. 역방향 전압이 걸리는 B와 C에는 전류가 흐르지 않는다.
B와 C
3. 충전기의 코일에서 발생하는 자기장은 고무나 유리와 같은 부도
(2) A와
‌ D에 전류가 흐를 때
체에서는 유도 전류를 발생시키지 않으므로, 고무나 유리의 역
와 B와 C에 전류가 흐를
할은 거리를 멀리하는 효과만 있다. 이에 비해서 구리판이나 알
때 저항에 흐르는 전류의
루미늄판의 경우 교류 자기장에 의해서 유도 전류가 발생하면서
방향이 같다.
충전기의 코일에서 발생하는 자기장을 상쇄한다. 따라서 스마트
폰의 코일에서 느끼는 자기장은 급격히 줄어들어서 거의 충전이 9. (1) ‌코일의 오른쪽이 N극이 되므로 코일과 자석 사이에는 서로
되지 않는다. 당기는 자기력이 작용한다. 당긴다.
(2) ‌가변 저항기의 저항값을 작게 하거나 전원 장치의 전압을 크
게 할수록 코일에 흐르는 전류의 세기가 증가하므로 코일과
자석 사이에 작용하는 자기력의 크기가 커진다.

10. 반자성을 갖는 물체를 자석 위에 두었을 때는 저울에 측정되는

무게가 증가하며, 강자성과 상자성을 갖는 물체를 자석 위에 두
개념 확인하기 었을 때는 저울에 측정되는 무게는 감소한다. 강자성을 갖는 물
135쪽
체를 두었을 때가 상자성을 갖는 물체를 두었을 때보다 무게는
1. (1) 전기력 더 많이 감소하게 된다.
(2) a, 원자핵과 전자 사이의 거리가 가까울수록 전기력이 크다.
11. (1)
2. (가): 백열등, (나): 기체 방전관

3. A: 원자가 띠, B: 전도띠, C: 띠 간격

4. (1) ‌나침반의 N극의 방향이 북서쪽이므로 a 방향으로 전류가 흐 들어가기 직전 빠져나온 직후

른다.
(2) ‌코일의 감은 수를 많이 하거나 센 자석을 이용하고, 자석을
(2) ‌나침반을 북쪽으로 더 이동하면 자침의 N극이 북쪽과 이루
떨어뜨리는 높이를 높게 할수록 코일에 흐르는 전류의 세기
는 각은 작아지고, 전류의 세기를 증가시키면 자침의 N극이
는 커진다.
북쪽과 이루는 각은 커진다.
12. (1) (나)에서 다이오드에는 p ! n 방향으로 전류가 흐르므로
코일의 왼쪽이 N극이 되므로 막대의 오른쪽은 N극, P쪽은
개념 발전하기 135쪽
S극이다.
5. (1) ‌전이하는 전자의 에너지 준위 차이가 클수록 방출되는 빛의 (2) ‌막대가 코일에 접근할 때 코일을 통과하는 자기 선속의 변화
파장이 짧다. a 를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐르게 되므로 막대와 코
(2) ‌기체 원자의 에너지 준위가 불연속적이기 때문이다. 일 사이에는 밀어내는 자기력이 작용한다.
(3) ‌강자성 막대는 솔레노이드가 만드는 자기장과 같은 방향으
6. (1) ‌전이하는 과정에서 방출되는 빛의 진동수는 전이하는 두 에 로 자기화되어 막대의 P쪽이 S극이다. 따라서 솔레노이드의
너지 준위 차에 비례한다.
왼쪽이 S극이므로 전원 장치의 (+)극은 a이다.
(2) ‌플랑크 상수를 h라고 하면 h fa = 12.75`eV이고,
 (1) S극 (2) 밀어내는 자기력 (3) a
h fb = 2.55`eV이다. n = 2인 상태에서 n = 1인 상태로 전
이할 때 방출된 광자의 에너지는 10.2`eV= h(  fa-fb )이므 13. (1) 전자기 유도
로 진동수는 fa-fb이다. (2) 교통 카드, 발전기, 금속 탐지기, 하드 디스크

정답 및 해설 205

금성교과서(물리I).indb 205 2018-08-10 오후 6:12:21

 핵심 역량 기르기 137쪽 2. 이 파동의 진행 경로를 그리기 위해서는 파동의 속력이 매질 1
과 매질 2 중에서 어디에서 더 빠른지를 먼저 알아야 한다. 만
14. 원자의 에너지 준위가 4개이므로 원자에서 방출되는 빛에너지 약 매질 1에서보다 매질 2에서의 파동의 속력이 느리다면, 다음
는 각각 7E0, 6E0, 4E0, 3E0, 2E0, E0로 6개의 스펙트럼 선이 그림과 같이 굴절된다.
나타난다. 빛에너지와 파장은 반비례하므로 상대적인 파장은 각
각 7!, 6!, 4!, 3!, 2!, 1이다. 이를 간격을 맞추어 나타내면 아래

그림과 같다.

149쪽
15. 예시 답안 외부 자기장의 세기나 방향에 따라 물질은 다양한
변화를 보이게 되는데, 물질이 나타내는 자기적 성질의 특징을 1. 유리판을 물속에 넣으면 유리판이 사라진 것처럼 보인다. 왜냐
하면, 물속에서의 빛의 속력과 유리에서 빛의 속력이 같으면 물
파악하고 이를 확인해 볼 수 있는 여러 가지 탐구 방법을 구상
과 유리판의 경계면에서 빛이 굴절되지 않으므로 물속에 유리판
해 본다.
이 있는지 없는지를 분간할 수 없게 된다.
16. 알루미늄 캔이 자기장에 대해서 거의 반응을 안하는 상자성 물
질인데 움직이는 까닭은 자석이 이동하면 주변의 자기장이 변하 2. 수영장 바닥에서 밝고 어두운 무늬들이 일렁이는 것은 수영장의
물 표면의 물결에 의해 빛이 굴절되기 때문이다. 물 표면이 위로
기 때문이다. 알루미늄은 좋은 도체이므로, 변하는 자기장 내에
볼록한 곳에서는 볼록렌즈와 같이 빛이 굴절하고 오목한 곳에서
서 전자기 유도에 따라 알루미늄 캔의 내부에 전류가 생성되고
는 오목렌즈와 같이 빛이 굴절하여 수영장 바닥에 빛이 모이는
이 생성된 전류는 기존에 있던 자기 선속의 변화를 방해하는 방
곳과 퍼지는 곳이 생기는 것이다.
향 (렌츠 법칙)으로 생기므로, 자석이 움직이게 된다.

153쪽

1. 입사각을 h라 할 때, 입사각의 범위는 48.6!<h<90!이다.

2. 페트병 속의 동전이 눈의 반대편에 있을 때에는 동전에서 나온
빛이 관찰자의 눈으로 들어오지만, 페트병 속의 동전이 눈과 어
떤 각도를 이루는 범위에서는 동전에서 나온 빛이 전반사되어
관찰자의 눈으로 들어오지 않기 때문에 보이지 않게 된다.

Ⅲ 파동과 정보 통신

파동의 전파

확인하기 145쪽
k 1.2`m
1. v = T = 1.5`s = 0.8`m/s 155쪽
2. 예시 답안 파도타기 응원이 시작되면, 그 응원이 응원석을 돌아 1. 광섬유를 통해 전달되는 빛은 사방으로 퍼지지 않고 광섬유를
서 다시 그 자리로 돌아올 때까지의 시간을 측정하고, 응원석의 따라 전달되기 때문에 세기가 약해지지 않는다. 또, 빛이 광섬유
둘레 길이를 조사해서 알아낸다. 응원석의 둘레 길이를 측정 시 내에서는 100`% 전반사가 일어나기 때문에 빛의 세기가 약해
간으로 나누면 파도타기 응원의 파동 속력을 구할 수 있다. 지지 않고 멀리까지 전달된다.
147쪽 2. 공통점: 정보를 전기 신호로 바꾸어서 빛 또는 전파에 첨가(변
1. 공기에서의 입사각보다 물에서 조)하여 전송하고, 수신한 신호에서 정보를 분리(복조)해서 재생
굴절각이 더 크게 되도록 굴절 하는 과정이 같다.
한다. 차이점: 광통신은 빛을 이용해서 광섬유를 통해 신호를 전달하
고 무선 통신은 전파를 사용하여 공기 중으로 신호를 전달한다.
광통신은 무선 통신에 비해 많은 양의 정보를 빠르고 정확하게
전달할 수 있고, 도청으로부터도 안전하다.

206 부록

금성교과서(물리I).indb 206 2018-08-10 오후 6:12:22

 159쪽 에 의해 햇빛이 파장별로(색깔별로) 나누어진다는 점에서 공통

1. 줄 의 왼쪽은 처음에는 +3`cm의 파동 변위를, 잠시 후에는 점이 있다.

+2`cm의 파동 변위를 갖는다. 줄의 오른쪽은 처음에는 +2`cm 2. 비눗방울에서 나타나는 무지갯빛은 비눗방울 막의 안쪽 면과 바
의 파동 변위를, 잠시 후에는 +3`cm의 파동 변위를 갖는다. 깥쪽 면에서 반사되는 빛이 서로 간섭하기 때문에 나타나는 것
줄의 가운데 지점은 두 펄스가 만나는 순간에 +5`cm의 파동 이다. 비눗방울 막의 두께가 조금씩 달라서 보강 간섭 하는 빛의
변위를 갖는다. 파장이 다르기 때문에 무지갯빛 무늬가 나타난다. 이 현상은 젖

2. 두 물결파가 보강 간섭이 일어나 은 도로에 기름이 떨어졌을 때 나타나는 현상과 같은 원리이다.

는 곳은 물결파의 마루와 골이 커 젖은 도로 위에 생긴 기름막은 위치마다 조금씩 두께가 다르고,
지므로 밝은 선과 어두운 무늬가 그 위쪽과 아래쪽에서 반사되는 빛이 간섭하여 무지갯빛 무늬가
나타나고, 두 물결파가 상쇄 간섭 나타난다. 따라서, 간섭에 의해 무지갯빛 무늬가 나타난다는 점
이 일어나는 곳은 물결파가 없는 에서 공통점이 있다.
것처럼 나타나므로 중간 밝기
의 선이 이어지는 모습으로 나타
난다. 정보통신의 활용

161쪽
확인하기 169쪽
1. 한쪽으로 이동하여 두 스피커로부터의 경로 차이가 반 파장이 c 3\10*`m/s
1. 파장은 k = f = 10\10(`Hz = 3`cm이다.
되는 곳에서는 아주 작은 소리를 듣게 된다. 한쪽으로 좀 더 이
동하여 두 스피커로부터의 경로 차이가 한 파장이 되는 곳에서 2. 금속 그물망은 가시광선을 투과시켜 음식을 볼 수 있게 하지만
는 다시 큰 소리를 듣게 된다. 마이크로파는 반사시켜 마이크로파가 전자레인지 밖으로 나오

2. 두 스피커로부터의 경로 차이는 j2-1= 0.4`(m)이다. 소리가

지 못하도록 한다.

아주 작게 들린 것은 상쇄 간섭이 일어나는 지점이므로 경로 차이 171쪽

k
가 \(홀수)이다. 따라서 k f=v를 이용하여 진동수를 계산하 1. 적외선
2
면 425`Hz, 1275`Hz, 2125`Hz가 가능하다. 2. 기상 레이더는 마이크로파를, 컴퓨터 단층 촬영(CT)은 X선을
이용한다. 전파 영역에서 파장이 짧은 마이크로파는 직진성과
163쪽
함께 물체에서 잘 반사되는 성질이 있고, 투과력이 강한 X선은
1. 두 빛이 서로 만날 때 위상이 반 파장만큼 차이가 나야 한다. 인체 조직에 따라 투과율이 다르다는 것을 이용한다
2. 빛의 간섭에 의한 것: 안경 렌즈나 카메라 렌즈의 반사 방지막,
175쪽
곤충이나 동물에서 나타나는 간섭에 의한 색깔(구조색), 비 온
날 길에 떨어진 기름막에 의한 무지갯빛 색깔, 홀로그램, 등 1. 금속에 비추는 빛의 진동수가 문턱 진동수보다 클 때 광전자가
방출되므로 f1> f0> f2이다.
소리의 간섭에 의한 것: 소음 제거 헤드폰, 자동차 소음 제거 장
치, 악기에서 나는 화음 등 2. 초록빛보다 파란빛의 진동수가 크므로 방출되는 광전자의 운동
에너지가 더 크고, 파란 빛에 의해서도 광전자가 방출되므로 광
전류도 더 세게 흐르게 된다.
개념 확인 164쪽
177쪽
① 주기 ② 진동수 ③ 파장 ④ 파동의 속력 ⑤ 굴절 1. 전류의 세기가 증가한다.
⑥ 전반사 ⑦ 광통신 ⑧ 보강 간섭 ⑨ 상쇄 간섭
2. 광 다이오드는 띠 간격보다 큰 에너지를 가진 빛을 비추어야 전
⑩ 간섭 현상
류가 흐르게 된다. 즉, 빛의 진동수가 특정한 값보다 클 때 전류
가 흐르게 되므로 광 다이오드에서 빛을 감지하는 것은 빛의 입
아하! 그렇구나 164쪽 자성으로 설명할 수 있다.
1. 물이 담긴 수조 안에 거울을 두면 무지개가 나타나는데, 이것
179쪽
은 햇빛이 공기에서 물로 진행할 때 굴절되고, 거울에 반사된 뒤
다시 물에서 공기 중으로 진행할 때 굴절되어 나타나는 것이 1. 전하 결합 소자(CCD)는 빛 신호를 전기 신호로 전환한다.
다. 햇빛은 물에 의해 굴절되는 정도는 파장에 따라 다르기 때 2. 노란색으로 보이는 물체에서 나오는 빛은 주로 빨간빛과 초록
문에 파장이 긴 빨간 빛에서 파장이 짧은 보랏빛까지 나누어져 빛이다. 파란색 필터보다 빨간색 필터를 통과하는 빛의 세기가
서 보인다. 이 현상은 공기 중의 물방울에 의해 햇빛이 굴절 - 반 크므로 빨간색 필터가 덮여 있는 광 다이오드에서 더 큰 전압이
사 - 굴절 되어 우리 눈에 보이는 무지개와 같은 원리이다. 굴절 측정된다.

정답 및 해설 207

금성교과서(물리I).indb 207 2018-08-10 오후 6:12:22

 182쪽 개념 발전하기 191쪽
1. 전자의 물질파 파장은
6.626\10_#$`J K s 6.  빛은 물에서보다 공기에서 빠르게 진행하기 때문에 아래 그
k= h = ) 0.73\10_!)`m
mv 9.1\10_#!`kg\10&`m/s 림과 같이 꺾이게 된다.
이다.

2. 물질파 파장이 같으면 전자와 중성자의 운동량의 크기가 같으므

로 운동 에너지는 질량이 작은 전자가 중성자보다 크다.

185쪽

1. 광학 현미경에서 이용하는 파동은 가시광선이나 자외선으로 파

장은 약 200`nm~700`nm이고, 전자 현미경에서는 전자의 물 7. (코어, 클래딩)의 짝으로 (물질 A, 물질 B), (물질 A, 물질 C),
질파를 이용하는데 파장은 약 0.2`nm~0.8`nm 정도이다. (물질 B, 물질 C)들이 가능하다.

2. 전자의 물질파 파장이 짧을수록 분해능이 크므로 전자의 속력은 8.  ④

증가시켜야 한다.
9. 두꺼운 부분은 적색, 얇은 부분은 청색으로 보인다. 기름막 윗부
분과 아랫부분에서 반사되는 빛이 보강 간섭하여 우리가 색깔
개념 확인 188쪽
을 보게 되는데, 녹색 부분은 녹색 빛이 보강 간섭하는 부분이므

① 전자기파 ② 적외선 ③ 자외선 ④ X선 로 그보다 파장이 긴 적색이 보강 간섭하려면 기름막이 두꺼워

⑤ 광전 효과 ⑥ 띠 간격 ⑦ 빛의 세기 ⑧ 물질파 야 하고, 파장이 짧은 청색이 보강 간섭하려면 기름막이 얇아야
h 한다.
⑨ ⑩ 파동 ⑪ 짧아
mv
10. (1) 광자 한 개의 에너지는 파장에 반비례하므로 A 영역이 가
장 크다.
(2) 위조지폐 검사는 자외선을 사용하므로 B영역에 속한다.
아하! 그렇구나 188쪽
(3) 전자레인지는 마이크로파를 사용하므로 D영역에 속한다.
1. 화재나 폭발로 인해 발생하는 불꽃은 우리 눈에 보이지 않는 특
정한 영역의 자외선(185~260`nm)과 적외선(약 4.3`Im)을 강 11. (1) 금속판의 문턱 진동수보다 큰 진동수를 빛을 비추었을 때
광전자가 방출된다. A를 비추었을 때 금속박은 아무런 변화
하게 방출한다. 이 자외선과 적외선을 불꽃 감지기가 감지하는
가 없고, B와 C를 비추었을 때는 금속박이 오므라들게 된다.
것은 빛에 의해 전자가 방출되거나 들뜨게 되는 광전 효과 현상
(2) ‌광전자의 최대 운동 에너지는 비춘 빛의 세기에 관계없고,
을 이용한 것으로 빛의 세기에 따라 감지기에 흐르는 전류가 달
진동수가 클수록 크다. 따라서 진동수가 큰 C를 비추었을 때
라진다. 설정된 값보다 센 빛을 감지하면 화재로 인식해 경보를
가 가장 크다.
울린다.

2. 카메라는 빛 신호를 전기 신호를 전환하는 이미지 센서인 CCD 12. (1) 광 다이오드의 p형 반도체에 연결된 전극이 양(+)극, n형
를 이용해서 화재의 영상을 기록한다. CCD에는 수많은 광전 변 반도체에 연결된 전극이 음(-)극이므로 저항에 흐르는 전류
환 소자가 배열되어 있어 영상을 한꺼번에 기록할 수가 있으며, 의 방향은 ⓑ 방향이다.
필터를 이용하여 특정한 파장 영역의 빛을 감지할 수가 있다. 촬 (2) ‌가시광선 영역의 파장은 약 0.4`Im~0.75`Im 로 이 영역에
영된 영상은 구축된 네트워크를 통해 방재 센터로 전송된다. 서 수광 감도가 가장 좋은 Si 광 다이오드가 가장 적절하다.
(3) ‌띠 간격이 작을수록 파장이 긴 빛을 감지할 수 있다. Si 광
다이오드는 파장이 약 1.2`Im인 빛까지 감지할 수 있는 반
면에 Ge 광 다이오드는 파장이 약 1.8`Im보다 큰 빛까지

개념 확인하기 감지할 수 있다. 따라서 띠 간격은 Ge 광 다이오드가 Si 광

191쪽
다이오드보다 작다.
1.  (1) - (나), (2) - (다), (3) - (가)
13. 광자의 파장은

j3 j3
1 k 1 v
2. 매질 2에서의 파장 , 전파 속력 k = c = 3\10*`m/s
f 5.0\10!$`Hz
3. ② 진공에서 모든 전자기파의 속력은 같다. = 6\10_&`m
③ 마이크로파는 X선보다 진동수가 작다. 이므로 광자의 운동량은
h 6.63\10_#$`J K s
4. A: 광전자, B: 입자성, C: 진동수 p=
k
=
6.0\10_&`m
5. 입자성을 나타내는 물리량은 p (운동량)이고, 파동성을 나타내는 ) 1.1\10_@&`kg K m/s
물리량은 k (파장)이다. 이다.

208 부록

금성교과서(물리I).indb 208 2018-08-10 오후 6:12:22

 14. (1) 전자 현미경은 전자의 파동의 성질을 이용한 것이다. 17. 예시 답안 (1) 전동기는 전기를 이용하여 회전 운동을 얻는 장
(2) ‌가속 전압이 클수록 전자의 속력이 빠르므로 전자의 물질파 치이다. 전동기는 자석과 코일로 이루어져 있는데, 발전기도
파장은 짧아진다. 자석과 코일로 이루어져 있으며 발전기는 회전 운동으로 전
(3) ‌전자의 물질파 파장이 가시광선의 파장보다 훨씬 짧기 때문 기를 얻는다.
에 분해능은 전자 현미경이 광학 현미경보다 좋다. 발광 다이오드는 전기 에너지를 빛에너지로 전환하는 반
도체 소자로 p - n 접합 구조로 되어 있다. 이와 마찬가지로
핵심 역량 기르기 193쪽 광 다이오드도 p - n 접합 구조로 되어 있으면서 빛에너지를
전기 에너지로 전환한다.
15. 예시 답안
(2) •빛에 의해 전자가 방출되는 것과 전자의 가속 운동으로 빛
이 방출된다.
•물질에 압력을 가해 전기를 얻는 것과 전압을 걸어 물체에
변형을 일으킨다.
•전류가 자기장을 만드는 것과 자기장의 변화가 전류를 유
도한다.
•질량이 에너지로 전환되는 것과 에너지가 질량을 가진 입
자로 전환된다.
(3) ‌과학적 현상을 거꾸로 생각해 보는 상상력을 발휘하여 반대
로 작동하는 새로운 장치나 대칭성을 나타낼 수 있는 현상을
제안해 본다.
(가) (나)

16. 예시 답안 전자와 중성자는 전하나 질량 등 여러 가지 다른 성

질을 가지고 있다. 중성자는 원자로에서 빠른 속력으로 방출되
는데, 고속의 중성자를 경수나 중수를 이용하여 속력을 감소시
킨 후 액체수소에 통과시켜 에너지가 매우 작은 냉중성자를 얻
는다. 중성자의 집속은 속이 빈 유리 모세관에서 내부 전반사나,
딤플형 알루미늄판에서 아주 작은 각으로 반사시켜 모으게 된
다. 전자와 달리 중성자는 전하를 띠지 않고 질량이 크기 때문에
전자와 같은 물질파 파장을 갖는 중성자의 에너지는 매우 작아
세포가 살아 있는 상태에서도 관찰이 가능하며, 중성자의 속력
을 조절하여 액체 속 분자의 움직임이나 생물 시료의 단백질, 바
이러스 등의 내부 구조까지 정밀하게 관찰이 가능하다.

정답 및 해설 209

금성교과서(물리I).indb 209 2018-08-10 오후 6:12:23

 안전한 탐구 즐거운 과학의 첫걸음

위험 요소는 모둠 구성원의 모둠 구성원끼리

안전을 더하자.
줄이자. 협력이 필요하다. 마음을 나누자.

1 알아두어야 할 안전 상식

실험실에서 실험할 때 여러 가지 위험한 상황에 부딪힐 경우가 있다 이때에는 응급 처치를 한 다음 사

상황별 대처 요령
소한 것이라도 반드시 선생님에게 보고해야 한다

불, 열원을 다룰 때 시약, 기체를 다루는 실험

알코올램프 주변에 인화 물질이 없는지 살피고 책 용액이 눈에 들어갔을 때나 피부나 옷에 묻었을 때

이나 종이 등은 가까이 두지 않는다 불을 끌 때는 에는 즉시 흐르는 물에 씻고 상처가 심한 경우에는
반드시 뚜껑을 덮어 끄고 다시 열어 액화된 알코올 병원 진료를 받는다 많은 양의 증기를 마셨을 경우
을 증발시킨 후 뚜껑을 덮는다 알코올이 손에 묻었 에는 인공호흡하고 병원으로 후송한다 유리에 다쳤
을 때는 물로 깨끗이 씻어 낸다 을 때에는 유리 조각이 피부에 박혀 있는지 확인하고
흐르는 물로 씻은 다음 소독용 알코올로 소독한다

전기를 다룰 때 생명체를 다루는 실험

멀티탭은 과부하 방지 차단기가 부착된 것을 사용 동물 실험을 할 때에는 생명의 존엄성을 인식하고

하며 멀티탭 내부에 먼지 등의 이물질이 쌓이면 화 동물 실험의 원칙에 관해 충분한 사전 교육이 이루
재가 발생할 수 있으므로 깨끗이 관리한다 전기 장 어진 후 진지한 태도로 실험할 수 있도록 한다 실
치를 사용하지 않을 때는 전원을 차단하고 플러그를 험이 끝난 후 동물의 부산물은 「폐기물관리법」에 따
뽑아 두고 젖은 손으로 전기 기구를 만지지 않으며 라 처리한다
물기가 있는 곳에서 사용하지 않는다

이 책의 실험 안전 표시

보안경 착용 내열 장갑 착용 불조심 위험 시약 조심 도구 조심

화학 물질, 열, 레이저 가열하거나 불을 다룰 때 화상을 입거나 화재 사고가 용액이 피부나 옷에 묻지 가위, 칼과 같은 날카로운
등으로부터 눈을 보호한다. 열로부터 보호한다. 일어나지 않도록 주의한다. 않도록 주의한다. 도구에 베이지 않도록 주의한다.

약품 조심 실험용 장갑 착용 미끄럼 조심 폐기물 처리 유의 유리 기구 조심

화학 물질은 유독한 것이 화학 약품 등 위험 넘어지거나 미끄러지지 사용한 화학 약품의 특징을 유리 기구는 깨지기

많으므로 위험 표시는 주의한다. 물질로부터 보호한다. 않도록 주의한다. 잘 알고 안전하게 처리한다. 쉬우므로 다룰 때 주의한다.

210 부록

금성교과서(물리I).indb 210 2018-08-10 오후 6:12:23

 소화기 사용법 실험실은 인화성 물질을 다루는 경우가 많아서 화재에 주의해야 한다 특히 일부 약품의 경우에는 물
익히기 을 사용하면 안 되므로 반드시 소화기를 사용해야 한다

손잡이 부분의 봉인 줄을
제거하고 안전핀을 뽑는다.

바람을 등지고 서서 호스를

불쪽으로 향한다.

손잡이를 힘껏 움켜쥐고 소
화액을 뿌린다.

불이 나는 곳에 소화액을
골고루 뿌린다.

실험실에서 실험실에는 유리 용기를 사용하는 경우가 많다 유리 용기는 깨지기 쉬우므로 실험실 사고의 주요 원인
지켜야 할 일 이 되며 유리 용기를 사용할 때는 항상 주의해야 한다

실험할 때는 실험복 및 보호구를 깨지거나 금이 가지 않은 약품과 용기를 맨손으로 만지지 유리와 반응하는 약품에는
착용해야 한다. 유리 용기를 사용한다. 말아야 한다. 유리 용기를 사용하지 않아야 한다.

안전한 탐구 211

금성교과서(물리I).indb 211 2018-08-10 오후 6:12:27

 안전한 탐구 즐거운 과학의 첫걸음

2 이것만은 꼭! 실험실에서 지켜야 할 유의 사항

실험실 안전 수칙

1
실험실에서는 선생님의 허락과 지시에 따라야 한다 지시하지 않은 실험을 하
거나 선생님 없이 단독으로 실험하지 않는다

2
실험실에 비치된 소화기 구급상자 환풍기 전기 차단기 비상구 등의 위치
를 확인한다

3
실험실에서는 항상 실험복과 보안경을 착용하고 필요하면 마스크와 장갑을 착
용한다 또한 발이 노출되지 않는 신발을 착용하고 긴 머리는 묶는다

4
시약은 미리 사용법과 안전사고 예방책에 대한 선생님의 설명을 들은 후 사용
하며 시약병을 실험실 내에서 함부로 들고 다니지 않는다.

5
실험실 내에서는 음식을 먹거나 뛰지 말고 실험 중에는 무단으로 자리를 이
탈해서는 안 된다

6
모든 시약은 유독하다고 생각해야 하며 선생님이 지시하지 않는 한 맛을 보거
나 냄새를 맡거나 맨손으로 만지지 말아야 한다

7
인화성 물질을 취급할 때에는 열원을 멀리 해야 하며 전기 기구를 사용할 때
는 안전 수칙을 준수한다

8
실험과 관계없는 물품은 반입하지 않고 실험 기구와 시약은 실험실 밖으로 반
출하지 않는다

9
실험 전후에 실험대 주변의 정리 정돈을 철저히 하며 실험 후 폐기물은 지정
된 폐기물 통에 넣도록 한다

10
화재 감전 약품 흡입 사고가 발생하면 소리쳐 알리고 다른 사람들이 사고 장
소를 피해 신속히 비상구를 통해 대피하도록 한다

우리 학교 실험실의 소화기 위치는 입니다.

우리 학교 실험실에 비치된 폐기물 통의 위치는 입니다.

212 부록

금성교과서(물리I).indb 212 2018-08-10 오후 6:12:28

 나의 실험실 안전 불감증 지수는

내용 확인

1. 실험실에서 음식물을 먹은 적이 있다 예 아니요

2. 경미한 실험실 사고라서 선생님께 말씀드리지 않은 경험이 있다 예 아니요

3. 시약을 입에 대거나 냄새를 맡은 적이 있다 예 아니요

4. 실험 재료를 정해진 양보다 많이 사용한 적이 있다 예 아니요

5. 사용하고 남은 시약을 하수구에 버린 적이 있다 예 아니요

6. 실험 도중 다른 일로 자리를 비운 적이 있다 예 아니요

7. 실험복과 보안경을 착용하지 않고 실험을 한 적이 있다 예 아니요

8. 실험을 마치고 실험실에서 나갈 때 손을 씻지 않았다 예 아니요

9. 화학 물질이 들어 있는 병을 바구니를 이용하지 않고 손으로 들고 옮긴 적이 있다 예 아니요

10. 실험실 사고가 나에게는 일어나지 않을 것으로 믿는다 예 아니요

확인! 나의 지수 “예 ”라고 대답한 문항의 개수를 세어 본 후 확인하세요

8개~10개 4개~7개 1개~3개 0개

심각한 안전 불감증입니 안전 불감증이 우려됩니 안전 수칙을 지키려고 노 짝짝짝~! 당신은 실험실

다. 앞으로는 실험실 안전 다. ‘실험실 규칙을 잘 지 력하지만 2 % 부족합니 안전 요원으로 임명합니
주의 사항을 꼼꼼히 읽고 키고 있다’고 착각하고 있 다. 사고는 부족한 2 %에 다. 당신의 안전 의식을
실험에 임하세요! 지는 않은지 확인해 보세 서 일어납니다. 완벽하게 주변 사람들에게도 널리
요. 나의 안전은 누구도 대 숙지해 주세요. 퍼트려 주세요.
신 책임지지 않습니다.

안전한 탐구 213

금성교과서(물리I).indb 213 2018-08-10 오후 6:12:28

 실험 보고서 작성법

년 월 일 요일 교시

실험 보고서
학년 : 반: 모둠 :
이름 :

날씨 온도 습도 기압

제목 : 준비물 :

목표 :

이론 또는 원리 실험을 하기 전에 실험에 대한 이론적인 배경이나 원리를 적는다. 이 부분에서는 아는 것을 자세히 적는다.

214 부록

금성교과서(물리I).indb 214 2018-08-10 오후 6:12:29

 방법 실험을 하는 순서를 자세히 기록하고 실험 장치에 대한 개요을 나타내는 그림이나 도표를 간단히 그려 넣는다.

측정 결과 실측정값을 한눈에 알 수 있도록 표와 그래프로 나타내고, 측정값을 꾸미거나 고의로 고치지 않는다.

결론 도출 및 고찰 자료로부터 결론을 도출하고, 그때 얻어진 결론이 실험 목적과 일치하는지를 고찰한다.

반성 실험을 되돌아보고 실험에 대한 감상과 반성을 간략하게 적는다.

실험 보고서 작성법 215

금성교과서(물리I).indb 215 2018-08-10 오후 6:12:29

 국제단위계 1 주요 물리 상수

상수값 ( )안의 값은 마지막

물리량 기호
두 자리 값에 대응하는 불확도

광속(진공에서)(speed of light in vacuum) c, c0 2.99792458\10*`m K s_!

만유인력 상수(universal gravitational constant) G 6.67259\10_!!`N K m@ K kg_@

중력 가속도(gravitational acceleration) g 9.80665`m K s_@

보편 기체 상수(molar gas constant) R 8.314472(15)`J K mol_! K K_!

아보가드로수(Avogadro’s number) Na 6.02214199(47)\10@#`mol_!

볼츠만 상수(Boltzmann constant) k 1.3806503(24)\10_@#`J K K_!

진공 유전율(electric constant / permittivity of free

e0 8.854187817\10_!@`F K m_!
space / permittivity of vacuum)
진공 투자율(magnetic constant / permeability of free 4p\10_&`N K A_@
l0
space / permeability of vacuum) = 1.2566370614\10_*`N K A_@

기본 전하량 / 전기 소량(elementary charge) e 1.602176462(63)\10_!(`C

전자의 정지 질량(electron rest mass) me 9.10938188(72)\10_#!`kg

전자의 비전하(electron specific charge) ℯ/me 1.758820174(71)\10!!`C K kg_!

패러데이 상수(Faraday constant) F 9.64853415(39)\10$`C K mol_!

플랑크 상수(Plank constant) h 6.62606876(52)\10_#$`J K s

뤼드베리 상수(Rydberg constant) RE 1.0973731568549(83)\10&`m_!

보어 반지름(Bohr radius) a0, rb 5.291772083(19)\10_!!`m

원자의 질량 단위(atomic mass unit) mu 1.66053873(13)\10_@&`kg

양성자의 정지 질량(proton rest mass) mp 1.67262158(13)\10_@&`kg

중성자의 정지 질량(neutron rest mass) mn 1.67492716(13)\10_@&`kg

216 부록

금성교과서(물리I).indb 216 2018-08-10 오후 6:12:29

 2 SI 유도단위의 예

유도량 일관성 있는 SI 유도단위

명칭 기호 명칭 기호

넓이 A 제곱미터 m@

부피 V 세제곱미터 m#

속력, 속도 v 미터 매 초 m/s

가속도 a 미터 매 제곱초 m/s@

파동수 r 역 미터 m_!

밀도, 질량밀도 q 킬로그램 매 세제곱미터 kg/m#

표면밀도 qa 킬로그램 매 제곱미터 kg/m@

비(比) 부피 v 세제곱미터 매 킬로그램 m#/kg

전류밀도 j 암페어 매 제곱미터 A/m@

자기장의 세기 H 암페어 매 미터 A/m

물질량농도(가), 농도 c 몰 매 세제곱미터 mol/m#

질량농도 q, c 킬로그램 매 세제곱미터 kg/m#

광휘도 Lv 칸델라 매 제곱미터 cd/m@

굴절률(나) n 일 1

상대 투자율(나) lr 일 1

(가) 임상 화학 분야에서는 이 양을 물질농도(substance concentration)라고 부르기도 한다.

(나) 이 양들은 무차원 양, 또는 차원 일의 양들이며, 무차원 양의 값을 명시할 때에는 일반적으로 단위 “일”에 대한 기호 “1”은
생략한다.

국제단위계 217

금성교과서(물리I).indb 217 2018-08-10 오후 6:12:30

 찾아보기 뉴턴 제2법칙 21 매질 145
뉴턴 제3법칙 24 문턱 진동수 175
물질의 이중성 181
물질파 181
물질파 파장 181
가속도 18
ㄷ
가시광선 171
간섭 159
다이오드 102
감마선 171 ㅂ
단열 과정 52
감속재 70
닫힌계 43
강자성 119
도체 98 바닥상태 94
계 43
도핑 101 반도체 98
고유 길이 65
동시성의 상대성 63 반자성 119
고유 시간 65
드브로이파 181 반작용 24
과잉 전자 101
드브로이 파장 181 발광 다이오드 103
관성 23
들뜬상태 94 보강 간섭 159
관성 법칙 23
등압 과정 52 보어의 원자 모형 89
관성 좌표계 60
등온 과정 52 분산 150
광 다이오드 103, 176
등적 과정 52 분해능 186
광양자설 175
띠 간격 98 빛의 이중성 175
광자 175
빛의 입자성 173
광전 변환 소자  177
광전자 174
광전 효과 174
광통신 154 ㄹ
굴절 147
ㅅ
굴절률 153 러더퍼드의 원자 모형 88
굴절 법칙 147 상대 속도 60
렌츠 법칙 126
기체 방전관 90 상쇄 간섭 159
길이 수축 65 상자성 119
선 스펙트럼 91
속도 15
ㅁ 속력 15
솔레노이드 114
ㄴ 마력 54 순환 과정 52
마루 145 스넬 법칙 147
내부 에너지 50 마이스너 효과 123 스털링 엔진 51
뉴턴 제1법칙 23 마찰력 22 시간 지연 64

218 부록

금성교과서(물리I).indb 218 2018-08-10 오후 6:12:30

 ㅇ 자성 119 ㅋ
자외선 171
알짜힘 21, 23 작용 24 코어 155
앙페르 오른나사 법칙  112 작용 반작용 법칙 24 클래딩 155
양공 101 적외선 171
양자수 93 전기력 84
에너지띠 98 전기 전도도 96
에너지 양자화 92 전도띠 98
ㅌ
에너지 준위 93 전반사 153
X선 171 전이 94
탄성 퍼텐셜 에너지 43
n형 반도체 101 전자기 렌즈 186
톰슨의 원자 모형 88
역학적 에너지 43 전자기 유도 126
투과 전자 현미경 186
연속 스펙트럼 91 전자기파 168
특수 상대성 원리 61
연쇄 반응 70 전자기파 스펙트럼 171
열기관 47 전자총 186
열린계 45 전자 현미경 186
열역학 제 1 법칙 49 전파 171
열역학 제 2 법칙 55 전하 결합 소자 178 ㅍ
열핵 반응 70 절연체 98
열효율 54 정류 작용 103
파동 145
운동량 30 정지 에너지 70
파동의 독립성 159
운동량 보존 법칙 31 제어봉 70
파동의 속력 145
운동 에너지 43 주기 145
파울리 배타 원리 97
원자 84 주사 전자 현미경 186
파원 145
원자가 띠 98 중첩 원리 159
파장 145
원자 자석 119 진동수 145
퍼텐셜 에너지 43
유도 전류 126 진폭 145
p형 반도체 101
임계각 153 질량 에너지 등가식 70

ㅎ
ㅊ
ㅈ 합력 23
초전도체 123 합성파 159
자기 구역 119 충격량 34 핵분열 70
자기 선속 126 충격력 34 핵융합 70
자기장 110 충격 흡수 장치 36 현대의 원자 모형 89

찾아보기 219

금성교과서(물리I).indb 219 2018-08-10 오후 6:12:30

 사진 출처 및 인용 자료 40 쪽 지구로 귀환 중인 귀환 캡슐 : http://m.blog.daum.net/
3434cha/8920677
40 쪽 새까맣게 탄 귀환 캡슐 : http://spaceflight101.com/
iss-expedition-46/wp-content/uploads/sites/59/2016/

사진 출처 03/3983233397-3000x2000.jpg
41 쪽 지구를 향해 낙하하는 운석 : http://www.huffingtonpost.
kr/news/ni-ka-ra-gwa-su-do-un-seok/
42 쪽 무중력에서 잠을 자는 우주인 : http://www.inewspeople.
Ⅰ 역학과 에너지
co.kr/news/photo/201302/3007-2-5042.jpg
44 쪽 롤러코스터 : 토픽이미지스
11 쪽 경주용 자동차 : 토픽이미지스 45 쪽 튀어 오르는 테니스 공 : 이미지 클릭
12 쪽 에어백 : 게티이미지 46 쪽 영국 타워 브리지 : http://blog.museumoflondon.org.uk/
wp-content/uploads/2014/07/Tower-Bridge-raised-blog.jpg
12 쪽 보행자 보호용 에어백 : http://www.guideautoweb.com/
en/articles/28126/pedestrian-airbags-a-first-for-land- 48 쪽 엔진의 열을 재는 모습 : 포토파크
rover/ 51 쪽 스털링 엔진 : https://sti2debook.files.wordpress.
com/2014/04/mm-7_stirling_engine.jpg
13 쪽 충돌 실험 : 게티이미지
13 쪽 중력 테스트 장비 : 항공우주의학훈련센터 53 쪽 비행기, 비행기 엔진, 날개 없는 선풍기 : 토픽이미지스
14 쪽 사이클 선수: http://cdn23.us1.fansshare.com/photos/ 56 쪽 운석 : http://www.amsmeteors.org/2016/10/meteor-
victoriapendleton/victoria-pendleton-track-cycling-euro activity-outlook-for-october-1-7-2016/
pean-bdn-fh-erx-cycling-1847331439.jpg 57 쪽 휴대폰 배터리 : http://cfile3.uf.tistory.com/image/

16 쪽 봅슬레이 : http://www.zimbio.com/pictures/xViEX3dmxFi/ 225F9C3955CAA55F0983E3

Bobsleigh+Winter+Olympics+Day+15/SxCGYE8ZMy_/ 57 쪽 체온에 의해 만들어진 전기 에너지 : http://cfile28.
Dong+Hyun+Kim uf.tistory.com/image/25270D46558FBD46143652
20 쪽 투수가 공 던지는 모습 : 토픽이미지스 57 쪽 자유자재로 휘어지는 열전 소자 : http://file.ebn.co.kr/
22 쪽 비행기 : 토픽이미지스 news/201502/news_1423096536_737274_main1.jpg
24 쪽 계단을 오르는 등산객 : 토픽이미지스 58 쪽 아인슈타인 : NASA
25 쪽 뛰어오르는 고양이, 로켓 발사, 경주용 자동차, 조정 59 쪽 마주보고 있는 쌍둥이 : http://www.nasa.gov/sites/
경기, 작용과 반작용의 이용 : 토픽이미지스, 마찰력이 default/files/thumbnails/image/scott-kelly-one-year-mission
작아진 도로 : 연합뉴스 -nasa-iss-05_1.jpg
26 쪽 낙하하는 사람들 : 게티이미지 60 쪽 자동차 속도를 측정하는 경찰 : 포토파크
27 쪽 스카이다이버에게 작용하는 힘 : 게티이미지 61 쪽 마이컬슨과 몰리 : http://eltamiz.com/2013/07/19/la-
29 쪽 피사의 사탑 : http://lannyland.blogspot.kr/2012/12/10- naturaleza-de-la-luz-iii/
famous-thought-experiments-that-just.html 62 쪽 두 번개 : http://www.v3wall.com/ko/html/pic_down/
30 쪽 불꽃놀이 : http://www.clubinkorea.com/wp-content/ 1920_1080/pic_down_95029_1920_1080.html
uploads/2014/11/firework-collection.jpg 67 쪽 빨간 티셔츠 : http://somethinggeeky.com/science-t-
33 쪽 충돌 진자 : https://www.aliexpress.com/item-img/2016- shirts/thisshirtisbluewomensfittedtshirt
Hot-Newton-s-Cradle-Balance-Steel-Balls-Early-Fun- 68 쪽 방사능 폐기물 관리 : 한국 원자력 환경공단
Development-Teaching-Physics-Science-Pendulum-Desk/ 71 쪽 그란사소 : 위키피디아
32738185160.html?spm=2114.10010108.1000017.1.rmSfgM 77 쪽 오른손을 뻗은 남자 : 나우유씨미2/존추/롯데엔터테인먼
34 쪽 금속을 자르는 물 : http://www.flowwaterjet.com/Flow 트/2016
Waterjet/media/Flow/5_Cutting%20Heads/Dynamic%20 78 쪽 종이로 만든 롤러코스터 : http://www.finalpaper.net/
Waterjet/Slider/speed.jpg?ext=.jpg bbs/board.php?bo_table=gal_fine&wr_id=44049
35 쪽 방망이에 찌그러지는 야구공 : http://il8.picdn.net/ 78 쪽 거꾸로 달리는 롤러코스터 : 토픽이미지스
shutterstock/videos/14843257/thumb/9.jpg?i10c=img. 79 쪽 자동차 안전 연구원 : 자동차 안전 연구원
resize(height:72)
36 쪽 공기 안전 매트 : 셔터스톡
37 쪽 자동차 범퍼 : http://www.zerotohundred.com/newfo
rums/showthread.php?t=417321
37 쪽 운동화 바닥 : http://www.chaussuressportoutlets.com/
37 쪽 배에 달린 타이어 : 게티이미지 Ⅱ 물질과 전자기장
38 쪽 충돌하는 자동차 실험 : 셔터스톡
39 쪽 롤러코스터 : 게티이미지코리아 81 쪽 모터 내부의 전선 : 게티이미지
40 쪽 지구로 귀환한 우주 비행사 : http://media.nation 82 쪽 불꽃놀이, 다양한 색의 조명 : 토픽이미지스
algeographic.co.id/daily/640/0/201603031442483/b/ 83 쪽 네온등 : https://kr.pinterest.com/pin/39990564
foto-setelah-340-hari-di-luar-angkasa-scott-kelly- 1886718146/
mendarat-di-bumi.png 83 쪽 LED등 : http://blog.donga.com/vivaup/archives/186

220 부록

금성교과서(물리I).indb 220 2018-08-10 오후 6:12:31

 87 쪽 톰슨 : h ttp://www.faithfulscience.com/atoms-and 116 쪽 집계 전류계 : 포토파크
-chemistry/pieces-of-atoms.html 116 쪽 현관문 전자 잠금장치 : https://www.bonjourlife.com/
87 쪽 러더퍼드 : http://www.nzhistory.net.nz/people/ernest- samsung-fingerprint-door-lock/
rutherford 116 쪽 스피커 : http://geoffthegreygeek.com/connecting-multiple-
87 쪽 보어 : https://www.tes.com/lessons/ZzOLWkokC_0_iA/ speakers-to-amplifier/
niels-henrik-david-bohr 116 쪽 전자석 기중기 : http://www.haematec.com/product_
87 쪽 슈뢰딩거 : http://alchetron.com/Erwin-Schrodinger- upload/SDC11466.JPG
1274812-W 116 쪽 전동휠 : 토픽이미지스
88 쪽 톰슨의 음극선 실험 : http://mdl.dongascience.com/ 117 쪽 자명종 시계 : 토픽이미지스
uploads/article/Contents/199702/S199702N016_img_01.jpg 보이스 코일 모터 : LG이노텍
88 쪽 러더퍼드의 알파 입자 산란 실험 : http://www.manchester. 118 쪽 영화 장면 : 엑스맨2/브라이언 싱어/이십세기폭스코리아
ac.uk/discover/history-heritage/history/heroes/ernest- (주)/2003
rutherford/rutherford-vid.jpg 119 쪽 자기구역 : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/com-
89 쪽 보어의 원자 모형 : http://www.famousscientists.org/ mons/b/b4/NdFeB-Domains.jpg
niels-bohr/ 122 쪽 문 열린 냉장고 : 셔터스톡
89 쪽 과학자들 단체 사진 : http://ncc.phinf.naver.net/201405 122 쪽 자기 부상 열차, 변압기, 모터, 하드디스크 : 토픽이
23_235/14008310262639M96x_JPEG/6-1.jpg?type=w646 미지스
90 쪽 밤거리 : 토픽이미지스 122 쪽 액체 자석 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=
96 쪽 전깃줄 : 토픽이미지스 eungsoon2002&logNo=80042251261&widgetTypeCall=true
99 쪽 숟가락, 종, 유리잔 : 토픽이미지스 122 쪽 보안 용지 : http://blog.lgcns.com/1144
100 쪽 액정 모니터 : http://thewirecutter.com/reviews/best- 124 쪽 자가발전 노트북 : http://blog.naver.com/PostView.
24-inch-monitor/ nhn?blogId=ufoworld99&logNo=220423913729&parent
100 쪽 디지털카메라, MP3, 교통카드, 내비게이션 : 토픽이 CategoryNo=&categoryNo=&viewDate=&isShowPopular
미지스 Posts=false&from=postView
100 쪽 자동차 내부 : http://auto.hankyung.com/apps/news. 127 쪽 에 디 슨 : http://cfile10.uf.tistory.com/image/
auto_view?category=AutoNews&aid=201304291343201 140A82194B7400D627863E
103 쪽 발광 다이오드 : 게티이미지 127 쪽 테슬라 : https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/236x
104 쪽 자동차 헤드라이트, 실내조명, LED신호등 : 토픽이 /33/7a/7d/337a7d5524162351d547c8831f277d59.jpg
미지스 128 쪽 도난 방지 장치 : http://www.82cook.com/entiz/read.
105 쪽 청색 다이오드(왼쪽) : https://commons.wikimedia.org/ php?num=1206413
wiki/File:Blue_light_emitting_diodes_over_a_proto-board.jpg 128 쪽 교통 카드: https://i.ytimg.com/vi/YPXhmd_arHc/sddefault.jpg
105 쪽 청색 다이오드(오른쪽) : http://www.eaglelight.com/ 128 쪽 금속 탐지기 : http://www.camerasecurity.in/metal-de-
product/PAR38-E27-15W42S-BL/15W-PAR38-LED- tectors.html
Grow-Light-Blue-LED-Flood-Light.html 128 쪽 루프 코일 : http://www.koreaid.co.kr/modules/catalogue/
106 쪽 여러 색의 네온사인 : http://www.timeout.com/london/ cg_view.html?cc=17&no=75
things-to-do/free-london 129 쪽 인덕션레인지 : http://beptunhat.org/
106 쪽 발광 다이오드 : http://graduatedegrees.online.njit.edu/ 132 쪽 무선 충전 받침대 : http://www.ciokorea.com/tags/
resources/msee/msee-articles/update-in-led-technologies/ 259/%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8%ED%8F
107 쪽 그 래핀 반도체 구조 : https://upload.wikimedia. %B0/28978
org/wikipedia/commons/thumb/9/9e/Graphen.jpg/ 133 쪽 자이로 드롭 : 토픽이미지스
300px-Graphen.jpg 138 쪽 전기 에너지의 효율 : http://bpms.kemco.or.kr/Energy-
107 쪽 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 박사 : http:// Tomorrow/Home/PhotoGallery.aspx
www.science20.com/news_articles/2010_nobel_prize_ 139 쪽 변전소, 발송배전 기술사 : 최병해
physics_awarded_andre_geim_and_konstantin_novoselov
_graphene_work
108 쪽 뽑힌 플러그 : 게티이미지
108 쪽 무선으로 충전하는 휴대폰 : http://www.samsung.
Ⅲ 파동과 정보 통신
com/sec/consumer-images/product/mobile-
phone/2015/EP-PG920IWKG/features/EP-PG920IWKG- 141 쪽 광섬유 다발 : 토픽이미지스
393427-0.jpg 142 쪽 무지개가 보이는 광화문 : 토픽이미지스
109 쪽 무 선 받침대의 코일 : http://192.81.129.63/pic/ 142 쪽 아스팔트 바닥에 무지갯빛 : 게티이미지
118544.jpg 144 쪽 파도타기 응원 : http://blog.daum.net/folklove/9025445
109 쪽 전동 칫솔 : 토픽이미지스 145 쪽 수면에 떨어진 물방울 : 토픽이미지스
109 쪽 전기 자동차 : http://images.hgmsites.net/lrg/wireless- 148 쪽 고기를 잡는 원주민 : http://www.creadictos.com/wp-
charging-mat- -nissan-leaf_100372613_l.jpg content/uploads/2011/09/national-geographic-photography
115 쪽 전기밥솥 : 이미지클릭 -contest-2011-39_thumb.jpg

사진 출처 및 인용 자료 221

금성교과서(물리I).indb 221 2018-08-10 오후 6:12:31

 148 쪽 물에 발 담근 모습 : http://williambeem.com/refraction-is- 177 쪽 태양전지 : http://atlantachosun.org/index.php?mid
a-bitch/ =news_online&listStyle=viewer&document_srl=286377
148 쪽 사막의 산봉우리 : 셔터스톡 178 쪽 사진기로 등대를 찍는 사람 : 토픽이미지스
148 쪽 바다에서 보이는 신기루 https://www.quora.com/What- 181 쪽 드브로이 : https://en.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie
is-refraction-of-light 181 쪽 조지 톰슨 : https://en.wikipedia.org/wiki/George_Paget_
149 쪽 밝고 어두운 무늬가 보이는 수영장 : 토픽이미지스 Thomson
151 쪽 스넬의 창 : https://67.media.tumblr.com/f45d05fbc1854 181 쪽 전자, X선 회절 패턴 : Halliday, Resnick, Walker, 2011,
bedf565946c840508be/tumblr_n7f4x3ikiV1sq04bjo1_500.jpg Fundamentals of physics(9th ed.), P. 1069
151 쪽 첫 번째 어안렌즈 : http://kenrockwell.com/canon/lenses/ 184 쪽 전자현미경으로 바라본 물체 : http://en.wikipedia.org/
images/8-15mm/sample-images/5D3_4900.JPG wiki/Bacteriophage#/media/File:Phage.jpg
151 쪽 두 번째 어안렌즈 : http://kenrockwell.com/canon/lenses/ 185 쪽 광학, 전자 현미경으로 본 물체 : Goldstein, J.I. et al.,
8-15mm.htm eds., 1980. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Mi-
151 쪽 세 번째 어안렌즈 : https://kr.pinterest.com/al3ssandroselmi/ croanalysis, Plenum Press
urban7_i-see-through-my-fisheyes/ 186 쪽 투과 전자 현미경 : http://www.news-medical.net/Tecnai-
151 쪽 네 번째 어안렌즈 : http://www.igre123.com/forum/ Transmission-Electron-Microscope-from-FEI
tema/rabis-nasvet-za-profil-in-gt-klikni/57758/2 186 쪽 주사 전자 현미경 : http://emc.missouri.edu/high-resolution-
153 쪽 전반사와 임계각 : http://www.baraa.net/study/lighting/ sem/
refraction2.jpg 188 쪽 불꽃 감지기(오른쪽) : 바인시스
153 쪽 광섬유 : 토픽이미지스 188 쪽 화재 감지 카메라(왼쪽) : https://www.gasnews.com/
153 쪽 내시경 : 게티이미지 news/articleView.html?idxno=74226
154 쪽 봉수 : 토픽이미지스 189 쪽 유리를 터치하여 정보를 검색하는 남자 : 토픽이미지스
156 쪽 알렉산더 그레이엄 벨 : http://65.media.tumblr.com/ 189 쪽 사용자 인증 3D카메라 : http://www.vippcbang.co.kr/
eaaf92cdfda34729536873df7410bc1f/tumblr_inline_ html2013/Article/intelArticleView.asp?code=intel_bbs&no
mwjyrt6MRy1sqdiaf.jpg =5039
157 쪽 광케이블 : http://computerprojectsduff.wikia.com/wiki/ 194 쪽 자 율 주 행 자 동 차 : http://www.iautocar.co.
Fiber_optics kr/news/articleView.html?idxno=1335
157 쪽 광통신 다발 : 토픽이미지스 195 쪽 광통신 연구원 : https://www.kist.re.kr/kist_web/?sub_
158 쪽 오케스트라 : 예술의 전당 num=1891&state=view&idx=1069
160 쪽 공연장 : 예술의 전당 196 쪽 스노보드 : http://bilder.4ever.eu/sport/wintersports/
162 쪽 차에 있는 아이, 소음 제거 헤드폰 : 토픽이미지스 snowboard-sprung-151957
162 쪽 코팅된 안경 : http://www.fototticatonazzi.it/prodotti/len- 207 쪽 간섭무늬 http://almeidaf.victoriaparkci.ca/sph/a%20
ti-oftalmiche.html physics%20story/part1.html
163 쪽 바이올린 : 토픽이미지스 앞표지 물방울 : http://weneedfun.com/nice-colorful-water
163 쪽 공작새 : 토픽이미지스 -drops-wallpapers
163 쪽 홀로그램 : 셔터스톡 뒤표지 모터사이클, 전광판, 전기 자동차, 광섬유 : 셔터 스톡
164 쪽 비눗방울 : http://www.chakracommunity.com/2015/06/ 뒤표지 뉴턴 진자 : 게티이미지
bubble-theory/
* ‌출처 표시를 안 한 사진 및 삽화 등은 저작자 및 발행사가 저작권을
165 쪽 블 랙홀에서 나오는 중력파 : http://www.space.
가지고 있는 경우임
com/17112-gravitational-waves-ligo-black-holes.html
166 쪽 NEWS 아나운서 : 셔터스톡
166 쪽 불꽃감지기 : (주)바인시스
166 쪽 화재 사고 : http://www.inews365.com/news/article.html
?no=442147
인용 자료
168 쪽 전자레인지에서 음식을 꺼내는 여자 : 토픽이미지스
39 쪽 인체가 경험하는 가속도 : Cameron, J. R., 생명과학을
170 쪽 열화상 카메라와 노트북, 전파, 적외선, 가시광선, 위한 인체 물리, 정동근, 서덕준 역, 한승, 2006
자외선, X선, Y선 : 토픽이미지스
79 쪽 자동차 안전 연구원: 정윤재, 자동차 안전 연구원, 2016
172 쪽 적외선, 가시광선, 적외선으로 보이는 꽃들 : http://
98 쪽 여러 고체의 띠 간격 : Streetman, Ben G., Sanjay Banerjee,
www.naturfotograf.com/index2.html
Solid State electronic Devices (5th ed.), Prentice Hall, 2000, p.524.
173 쪽 앞모습 겸 옆모습 : https://mobile.twitter.com/runflyfun
195 쪽 광통신 연구원 : 최윤주, 서울대학교 반도체 공동 연구소, 2016
176 쪽 전화로 통화하는 여자 : 토픽이미지스
201 쪽 사용 후 핵연료 저장 현황 : 한국수력원자력(주), 2015
177 쪽 포토트랜지스터 : http://www.hiviz.com/kits/instructions/ 원자력발전 백서, 2015
pg4-soldering-inst.htm
201 쪽 사용 후 핵연료 관리하는 19가지 방법 : 황용수, 사용
177 쪽 광전도 셀 : https://www.aliexpress.com/price/ldr-sen- 후 핵연료 공론화 TF 최종 보고서, 사용 후 핵연료 공론화 위
sor_price_2.html
원회 TF, 2009
177 쪽 광전관 : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
3/35/Phototubes.jpg * ‌집필진이 직접 집필한 경우 출처를 밝히지 않았음.

222 부록

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