빛 속의 색을 인식 영국의 물리학자 아이작 뉴턴이 1666년에 실시한 프리즘을 이용한 빛의 분광 실험을 계기로, 백색광 속에 여러가지 색깔들이 들어있는 것을 알게되었습니다. 그러자 자연히 인간의 눈이 색을 느끼는 구조에 관한 의문에 관심이 모이게 되었습니다. 뉴턴을 비롯한 당시 학자들은 인간의 눈 속에는 빛의 색의 수에 상당하는 다종의 시세포가 있다고 생각했습니다. 이러한 생각에 의문을 가진 것이 토마스 영이었습니다. 인간의 눈이 색을 느끼는 구조에 대한 연구 영은 1801년에 페인트의 혼색으로부터 힌트를 얻어 '인간의 눈 중에는 빨강색, 녹색, 청색의 빛을 느끼는 시세포가 있어, 색은 3개의 시세포가 받은 자극의 비율로 정해진다' 라는 삼색설을 제창했습니다. 결과적으로 영의 가설은 옳았지만, 당시는 빛..
최근에는 디지털 시계를 사용하거나, 핸드폰의 시계를 보는 사람이 많기 때문에 아날로그 시계를 찾아보기 어려워졌을지도 모르겠습니다만, 시계 방향으로라고 하면, 누구나 오른쪽 방향인 것을 이해할 수 있을 것 입니다. 전세계에는 다양한 문화와 규칙이 있습니다만, 시계가 오른쪽 방향으로 도는 것은 만국 공통 입니다. 왜 우회전이 만국 공통으로 되어 있는가 하면, 그것은 시계의 성립에 관계하고 있습니다. 옛날부터 인류는 태양의 움직임에 의해 아침-낮-밤과 같은 시간의 흐름을 의식하고 있었을 것 입니다. 그리고 태양의 움직임으로부터 정확한 시간의 흐름을 측정하는 해시계가 발명되었습니다. 인류에서 가장 오래된 해시계는 똑바른 막대기를 지상에 꽂아놓은 아주 간단한 형태의 것이었습니다. 기원전 3000년경 이집트에서는 ..
빛을 보관하는 방법 빛을 빛 그대로 저장하는 방법으로서 우선 간단하게 생각해 볼 수 있는 것이 그림과 같이 안쪽이 거울로 된 속이 빈 구체의 안에 빛을 쏘아 무한히 반사시키는 방법일 것 입니다. 물론 구체 내부는 공기가 존재하지 않는 진공으로 합니다. 이 방법은 언뜻 보면 영구적으로 빛을 가둘 수 있는 느낌이 들지만 실현은 불가능합니다. 왜냐하면 구체의 내면의 반사율을 100%로 할 수 없기 때문입니다. 만약 내면의 반사율을 99%로 할 수 있었다고 합시다. 여기서 n회 반사한 후의 빛의 강도는 0.99ⁿ의 식으로 구할 수 있습니다. 구체 내에서 빛이 100회 반사하면 빛의 강도는 원래의 약 37%, 300회 반사하면 약 5%가 되어 버립니다. 빛의 속도는 초속 약 30만km나 되기 때문에, 우리가 취급..
영국의 물리학자 아이작 뉴턴의 전기를 보면 '사과가 나무에서 떨어지는 것을 보고 만유 인력을 발견했다'라는 유명한 일화가 있습니다. 공을 공중에 던지면 포물선 모양을 그리면서 떨어지는 것처럼, 주변에서 볼 수 있는 질량을 가진 모든 것은 지구의 중력에 영향으로 땅에 떨어집니다. 알베르트 아인슈타인은 1905년 6월에 '이동하는 물체의 전기역학에 대하여'라는 논문에서 특수 상대성 이론을 발표하고, 그 3개월 후에 '물체의 관성은 그 물체가 포함하는 에너지에 의존할까'라는 논문에서, 에너지와 질량은 동등하고 상호 교환 가능하다는 것을 보여주었습니다. 이것이 유명한 다음의 공식입니다. 그렇다면 에너지와 질량이 등가라면 에너지가 있는 빛도 중력의 영향으로 구부러지지 않을까요? 아인슈타인은 강한 중력이 작용하는 ..
연속 스펙트럼 1666년 영국의 물리학자 아이작 뉴턴이 프리즘을 이용한 빛의 분광 실험에서 발견하여 스펙트럼이라고 명명한 그림의 가시광선 스펙트럼과 같이 연속된 스펙트럼을 연속 스펙트럼 이라고 합니다. 선 스펙트럼 스펙트럼에는 불연속적으로 튀어나오는 암선이나 휘선이 나타나는 것이 있습니다. 터널 조명에 사용되는 노란색 나트륨 램프의 빛을 프리즘에 통과시키면 태양광처럼 빛의 색 띠가 나타나지 않고 오렌지색의 빛만 나옵니다. 이는 나트륨 램프의 빛이 파장 589 nm의 빛 만을 포함하기 때문입니다. 이와 같은 하나의 파장의 빛을 단색광이라고 합니다. 이 스펙트럼은 다음 그림과 같습니다. 나트륨 램프의 스펙트럼과 같이 휘선으로 만들어진 스펙트럼을 선 스펙트럼이라고 합니다. 선 스펙트럼은 원자의 발광이나 흡수에..
뉴턴의 프리즘 실험 1666년 영국의 물리학자 아이작 뉴턴은 태양광을 프리즘에 통과시키면 무지개와 같은 연속적인 빛의 색 띠가 나타나는 현상을 발견했습니다. 이러한 현상이 일어나는 이유는 태양광에 포함된 가시광선이 프리즘으로 굴절되어 다양한 색의 빛으로 나뉘기 때문입니다. 뉴턴은 이 연속적인 빛의 색 띠를 '스펙트럼'이라고 명명했습니다. 스펙트럼의 어원 스펙트럼(spectrum)의 어원은 라틴어 'spectrum'에서 파생됩니다. 라틴어 spectrum은 '보는'을 의미하는 specere로부터 파생한 '보이는 것', '나오는 것'을 의미하는 말로, 영상, 투영, 사영이나 유령, 망령을 의미합니다. 뉴턴은 하늘에 걸리는 아름다운 무지개와 어두운 방의 벽에 나타난 환상적인 빛의 색 띠를 보고 스펙트럼이라고 ..
물체가 열을 받아 일정 이상 뜨거워지면 빛을 내는 것은 많은 사람들이 알고 있다고 생각합니다. 예를 들어, 전기 스토브는 히터가 고온이 되면 히터에서 붉은 빛이 나옵니다. 고온의 물체에서 빛이 나오는 구조를 생각해 봅시다. 전열선에 전기를 흘려보내면 발열과 동시에 암적색이 됩니다. 전열선은 온도가 높을수록 밝은 색을 냅니다. 이때 전열선이 발열하는 것은 전열선의 금속 원자가 진동하기 때문입니다. 원자가 진동할 때 원자의 전자는 원자보다 가볍기 때문에 더 격렬하게 진동합니다. 전하를 가진 전자가 진동하면 전자파가 발생합니다. 차가운 얼음을 포함하여 모든 물체는 열을 가지고 적외선을 방출하고 있습니다. 이것은 전자의 진동에서 비롯됩니다. 그리고 물체의 온도가 일정 이상 상승하여, 전자의 진동 에너지가 가시광..
최초의 실용적인 전화기 미국의 알렉산더 그레이엄 벨과 일라이셔 그레이는 각각 독자적으로 전화기를 개발하고 있었습니다. 1876년 2월 14일 두 사람은 같은 날 미국 특허 사무소에 전화기의 특허를 신청했습니다만, 불과 2시간의 차이로 벨이 전화기의 발명자가 되었습니다. 당시 모르스 신호를 보내는 기술은 이미 확립되어 있어, 전신의 연구개발이 활발히 이루어지고 있었습니다. 그리고 아마추어에게 알기 어려운 모르스 신호를 보내는 것보다, 직접 음성을 보낼 수 있게 되면, 전신이 일상적으로 널리 퍼질 것이라는 것은 분명했습니다. 전화기에 대한 개발을 독자적으로 진행하기는 했지만, 벨과 그레이는 서로의 연구에 대해 어느 정도는 알고 있었습니다. 벨의 특허를 신청한 것은 벨의 변호사 가디너 G 휴바드 였다고 합니다..
보이저 1호는 1977년 9월 5일에 미국의 플로리다주에 있는 케이프 커내버럴 공군 기지에서 타이탄 3E 센타우르 로켓에 실려서 발사되었습니다. 로켓에서 분리된 후에는 로켓 연료로 가속해, 1979년 3월에 목성에 가장 접근하여 관측하였고, 다시 목성의 중력을 이용여 스윙바이 방식으로 토성으로 향했습니다. 1980년 11월 토성을 지나가면서 관측을 실시했습니다. 2012년에는 완전히 태양계를 벗어났습니다. 현재는 태양으로부터 약 238억 킬로미터이상 멀어졌으며, 시속 약 6만 킬로미터 이상이 속도로 비행하고 있습니다. 보이저 1호에는 방사성동위원소 열전기 발전기(RTG)를 탑재해, 2030년경까지는 관측 장치 등을 가동할 수 있는 전력을 공급할 수 있다고 생각됩니다. 보이저 1호에는 지적 생명체와의 조우..
고대 그리스의 철학자이자 엘레아 학파의 시조이기도 한 파르메니데스에게는 입양의 연을 맺은 제논이라는 철학자가 있었습니다. 엘레아의 제논은 파르메니데스의 사상이 세상에서 받아들여지지 않는다는 것을 슬퍼하고, 스승의 생각에 대항하는 이론에 대해 반론하고, 스승을 옹호하기 위한 방법을 생각했습니다. 제논이 생각한 논법은 '배리법'입니다. 배리법은 상대가 참으로 하는 명제를 일단 참이라고 가정하고 논리를 전개해, 참이라고 가정한 것에 의해 생기는 모순을 도출함으로써, 상대의 명제가 성립되지 않는 것을 증명하는 방법입니다. 반대로 자신이 참으로 하는 명제를 증명하는 때에는, 자신의 명제의 부정을 참이라고 가정하는 것에 의해 도출되는 모순을 나타냄으로써, 자신의 명제가 참이라고 결론지게 됩니다. 배리법의 이러한 증..
그림과 같이 빛이 공기 중에서 수중으로 들어갈때 빛은 물과 공기의 경계면에서 굴절되어 물속으로 들어갑니다. 이때 굴절각은 입사각보다 작아집니다. 이 현상은 빛의 파동설에서는 빛의 속도가 수중에서는 느려지기 때문이라고 생각되고 있었습니다. 한편, 입자설에서는 빛의 입자가 수중에 있을 때 아래쪽으로 힘이 작용하기 때문인 것으로 생각되고 있었습니다. 빛의 입자에 아래쪽으로 힘이 작용한다는 것은 빛의 입자가 물에 들어갈 때 가속된다는 것을 의미합니다. 즉 광속은 수중에서 더 빠르게 됩니다. 이 빛의 수중에서의 굴절에 대해 빛의 입자설과 파동설의 해석의 엇갈림에 따라, 수중에서의 광속에 대해 알 수 있으면 빛이 입자인지 파동인지를 알 수 있게 된다고 생각되었습니다. 영국이 물리학자인 토마스 영도 그점을 지적하고 ..
전세계에 많은 천지창조에 관한 신화가 있는 것에서 알 수 있듯이, 고대 사람들에게 있어서, 이 세계가 어떻게 생겨났는지, 우리 몸을 둘러싸고 있는 것이 무엇으로 이루어져 있는지 등에 대한 의문에 대한 대답을 신들의 존재에서 찾았습니다. 그러나 신들에 의한 천지창조와 같은 설명은 지역이나 문화에 따라 그 내용과 해석이 서로 달라 보편적인 것이 아니었습니다. 기원전 6세기 무렵, 현재의 터키의 남서부에 존재한 이오니아에는 밀레토스라고 하는 고대 그리스의 식민 도시가 번성하고 있었습니다. 당시 밀레토스는 지중해 교역의 거점으로 여러 나라에서 많은 사람들이 방문하여, 이문화 교류가 활발하게 진행되었습니다. 그러자 사람들이 그때까지 믿었던 세계관과 가치관은 무너지기 시작하고, 다양화되고 혼란스러워졌습니다. 고대 ..