어린이과학동아&수학동아 기사

안녕하세요 전 조민근 기자입니다.

전자기파라는 걸 들어보긴 했지만 재대로 모르는 사람이 많을 텐데요, 전자기파가 무엇인지 알아보겠습니다.

진동이 옆으로 퍼저나가는 게 파동이라고 합니다. 소리, 물결, 지진과 같이 대부분에 파동은 어느 정도 멀리까지 퍼져나가면 거의 소멸되어 무한히 전달되기는 힘들다고 합니다.

하지만 빛은 무한한 우주를 거쳐 우리에게 별과 우주에 대한 다양한 정보를 우리에게 전해주고 있습니다.

과연 빛은 다른 파동들과 무엇이 다른 걸까요?



진공 속에서에 소리

일상에서 흔히 경험하는 파동  중에는 음파, 즉 소리가 있습니다.

소리는 수면파, 줄파, 지진파 등과 갈이 매질을 통해서 전달돼죠. 꼭 그런 것은 아니지만,일반적으로 소리는 공기를 매질로 하여 전달됩니다.

아래 그림과 같이 공기가 채워져 있는 유리종 속에 자명종을 넣고 알람벨이 울리면 당연히 유리종 밖에서도 소리가 들립니다. 하지만 유리종 속에 공기를 조금씩 빼면, 점점 알람벨 소리가 작아지다가 진공 상태에 가까워지면서 소리가 전혀 들리지 않게 돼죠. 소리는 매질이 없으면 전달될 수 없기 때문입니다.

진공 속에서에 빛

그러나 파동이 매질이 있어야 진동이 전달될 수 있다는 사실은 파동 중에 역학파만에 이야기입니다. 파동에는 우리가 흔히 파동으로 인식하고 경험하는 역학파도 있겠지만,매질이 없는 곳에서도 에너지 전달이 가능힐 전자기파도 있습니다.빛도 전자기파에 일종이죠. 그런데 빛은 정말로 매질이 없는 진공 속에서도 정말 전달 가능한 파동일까요?



물론 그렇습니다. 위에서처럼 유리종 안을 진공으로 만들면 유리종 안에 알람 소리는 밖으로 들리지 않습니다.

하지만 유리종 안에 자명종은 진공이라고 해서 그 안에 자명종은 흐리게 보이거나 안 보이거나 하는 일은 일어나지 않습니다. 자명종이 눈에 보인다는건 빛이 자명종에 반사되어 사람 눈에 들어왔기 때문이죠.

즉, 빛은 소리와 달리 진공 속에서도 진행하여 진공 안에 대한 시각적인 정보를 전달해줄 수가 있는 것입니다.



매질이 필요 없는 전자기파

그렇다면 왜 역학파는 왜 매질이 필요로 하며,전자기파는 왜 매질을 필요로 하지 않는 걸까요?

파동은 진동 에너지에 전달이라고 말할 수 있습니다. 한곳에서 다른 곳으로 진동 에너지를 전달해 주면서도 입자 자체는 이동하지 않는 것이 파동에 특징이죠. 그러므로 어떤 종류에 파동이든지 진동할 대상이 있어야 합니다.

예를 들면 수면파에는 물,음파에서는 공기,줄파에서는 줄, 지진파에서는 땅 말이죠.즉, 역학파에서는 진동할 대상이 매질인 셈입니다.



매질에 진동을 좀더 알아보죠. 음파에 매질인 공기는 관성과 탄성을 가지고 있습니다. 이 두 가지 성질이 용수철에서와 같은 역학적 진동을 만들어내는 것입니다.



좀 더 자세히 말하면 탄성을 가진 부분은 계의 위치 에너지를 저장하고 관성을 지닌 부분은 운동 에너지를 저장하게 됩니다. 탄성과 관성을 지닌 매질에서만 두 에너지에 전환, 즉 진동이 가능하단 말이죠. 하지만 전자기파에서는 전기적 진동이 역학파에서 매질에 진동을 대신하기 때문에 달리 진동을 일으킬 어떤 매질도 필요로 하지 않습니다.



물론 전기적 진동은 항상 자기적 진동을 유도하여 쌍으로 함께 일어나며 이 전자기적 진동을 바로 전자기파 라고 하는 것입니다. 전자기파에 진행 방향으로 매순간 전기장과 자기장이 서로서로를 유도해 나가는 것이 이들에 진동에너지 전달방법인 셈이죠. 태양빛은 이런 전자기파에 일종이며, 진공인 우주를 지나 태양에 전자기적 진동에너지를 지구에까지 전달하는 것이랍니다.



긴글 읽어주셔서 감사합니다.

이상 조민근 기자였습니다.





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