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2014-11-13 10:49:18
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1. 여러가지 이유가 있는데 보통은 쌍소멸, 에너지 준위 차에 따른 방출 등이 주요 원인입니다.
또한 핵융합, 핵분열시에도 파장은 다르지만 빛이 나옵니다. 모두 공통적으로 '에너지를 방출한다' 는 상황일때 그 에너지를 빛의 형태로 방출합니다
빛의 소멸은 드물지만 쌍생성을 통해서 사라질수도 있고 물질 내부에서 내부에너지로 전환되면서 흡수될 수도 있습니다.
우리가 사물을 볼 수 있는 이유도 빛이 그 물질에서 흡수, 반사되어 우리눈으로 들어오는걸 보기때문이죠.
참고로 모든 파장의 빛을 흡수하는 물체를 흑체(black body)라 부릅니다
2. 양자역학 초기에 맥스웰 방정식으로 도출해낸 빛의 특성은 '파동성'이었습니다. 실험결과도 간섭무늬라던지 편광이라던지 하는것들 모두 파동성의 일종이죠. 하지만 아인슈타인이 광전효과에 대해서 논의 하기 시작해서 빛은 에너지를 가진 알갱이다라는 photon의 개념이 나왔고 이후 컴프턴 산란이라던지 후에 나오는 입자물리학에서 전자기력의 매개입자를 photon으로 본다던지 하는것들이 모두 빛의 입자성입니다
3. 이건 설명하기가 좀 복잡한데 일단 빛은 어떤 이유에 의해서 정지질량이 0입니다. 하지만 c라는 속력으로 운동하고 있죠.
그래서 운동량은 가지고 있지만 질량은 없습니다. 그러므로 에너지식 E^2 = p^2c^2 + m^2c^4 에서 m 이 0이므로 E= pc가 됩니다
그 어떤 이유라는건 힉스입자와 관련된 이야기라 확실히 설명을 드릴수가 없네요
4. 고전적으론 그 이야기가 맞습니다. 하지만 상대론적으론 아니죠. 맥스웰 방정식에서 부터 빛의 속력을 계산할때 계의 조건이 단순히 자유공간에서 라고 밖에 주어지지 않았기 때문에 관찰자가 어떤 상황이든 빛의 속력은 진공에서 항상 c라는거죠. 그말은 즉, 관찰자가 빛의 속력으로 움직이더라도 빛은 c 로 움직인다는 말입니다. ( 관찰자가 레이져 포인트를 들고 빛의 속력으로 움직인다 하더라도 관찰자가 관측하는 레이져 포인트의 빛의 속력은 c 입니다)
그러므로 기존의 개념이 바뀌어야 할 필요가 있었습니다. 그 바뀌어진 개념이 운동하는 계의 시간은 정지한 계의 시간과 다르게 간다라는 거구요.
이것으로 부터 상대론이 나오게 되었고 특수 상대론에 의하면 어떤 등가속도 a로 운동하는 계는 시간을 무한대로 했을때 그 속력이 빛의 속력에 가까워 지는 그래프를 그립니다. 당장에 이해하기 힘드시겠지만 상대론에 관한 책을 한번 읽어보심이 좋을듯 합니다.
5. 4번과 마찬가지로 고전적으론 그럴수 있으나 상대론적으론 그럴수 없습니다. 어떤 상황에서건 빛의 속력은 c 이기 때문에 빛의 속력에 가깝게 움직이는 물체의 뒷면에 반사된 빛의 속력도 물체가 관측하기에 c로 움직입니다
마지막으로 그럼 상대론이 틀렸을 수도 있지 않느냐라고 물으실 수도 있을텐데, 물론 상대론을 일상생활에서 확실히 느끼기 힘들죠. 빛의 속력에 가깝거나 중력이 매우 큰 곳에서나 그 효과가 크게 느껴지니까요. 하지만 실생활에서도 상대론이 맞다는 증거가 매일 수십억건씩 쏟아져나오고있습니다. 바로 GPS죠. 인공위성은 지표면보다 훨씬 높은 상공에 있고, 그만큼 지구 중력의 영향을 덜받음으로 지표면에 있는 사람과는 시간개념이 조금 다르죠. 그래서 신호를 주고받을 때마다 오차를 보정해줘야 합니다. 이때 쓰이는 것이 상대론입니다.