맨위로가기

전자기 스펙트럼

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

전자기 스펙트럼은 전파에서 감마선까지 파장과 주파수에 따라 분류되는 전자기파의 연속적인 범위를 의미한다. 전자기파는 물질과 다양한 방식으로 상호 작용하며, 상호 작용 방식에 따라 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등으로 구분된다. 각 영역은 파장에 따라 고유한 특성을 가지며, 통신, 의료, 천문학 등 다양한 분야에서 활용된다. 물체의 스펙트럼 특성은 물질의 구성 성분에 따라 결정되며, 방출, 흡수 스펙트럼으로 나타난다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 전자기 스펙트럼 - 마이크로파
    마이크로파는 전자기 스펙트럼에서 라디오파보다 높은 주파수 대역을 의미하며, 통신, 레이더, 가열, 전파 천문학 등 다양한 분야에 활용된다.
  • 전자기 스펙트럼 - 전파창
    전파창은 지구 대기를 통과하는 약 15 MHz에서 1 THz 사이의 주파수 대역으로, 전리층 굴절, 대류권 흡수, 전파 간섭 등의 영향을 받으며, 특히 전파 간섭은 전파 천문학 관측에 영향을 미쳐 해결 노력이 필요합니다.
  • 방사선 - 방사선 공포증
    방사선 공포증은 초기 라디오 방송 공포에서 시작되어 원자력 실험과 의료용 X선 공포로 확장되었으며, 핵실험, 방사능 피해 사례, 원전 사고 등을 거치며 사회적 불안과 편견, 차별을 심화시키는 과도한 방사선에 대한 두려움을 의미한다.
  • 방사선 - 전자기파
    전자기파는 전기장과 자기장의 파동으로, 파동과 입자 특성을 가지며, 파장에 따라 다양한 영역으로 분류되어 통신, 산업 등 다양한 분야에서 활용된다.
  • 파동 - 진동수
    진동수는 주기적인 현상이 단위 시간당 반복되는 횟수를 나타내는 물리량으로, 주기와 역수 관계를 가지며 소리의 높낮이, 빛의 색깔 등을 결정하는 중요한 요소이다.
  • 파동 - 전파
    전파는 전기장과 자기장의 결합으로 공간을 통해 이동하는 전자기파의 일종으로, 통신, 방송 등 다양한 분야에서 활용되며, 파장에 따라 분류되고, 열적 및 비열적 효과를 가지며 생물학적 영향을 미칠 수 있다.
전자기 스펙트럼
전자기 스펙트럼
전자기 스펙트럼
전자기 스펙트럼의 범위
파장 범위~0.000000000001미터~100000미터
주파수 범위~0.000000000003헤르츠~30000000000000000000헤르츠
세부 스펙트럼
분류감마선
엑스선
자외선
가시광선
적외선
마이크로파
라디오파
스펙트럼 범위전파
테라헤르츠파
적외선
가시광선
자외선
엑스선
감마선
주요 특성
특성진동수
파장
에너지
양자광자
기타
전자기파 속도진공에서 빛의 속도

2. 전자기파의 특성

전자기파는 일반적으로 주파수 ''f'', 파장 λ, 또는 광자 에너지 ''E''와 같은 세 가지 물리적 특성으로 설명된다. 천문학에서 관측되는 주파수는 (1 GeV 감마선)에서 이온화된 성간 매질의 국소 플라스마 주파수(~1 kHz)까지 다양하다.[1] 파장은 주파수에 반비례하며,[1] 감마선은 매우 짧은 파장을 가지는 반면, 스펙트럼의 반대쪽 끝에 있는 파장은 무한히 길 수 있다. 광자 에너지는 주파수에 정비례하므로, 감마선 광자는 가장 높은 에너지를 가지는 반면, 전파 광자는 매우 낮은 에너지를 가진다.

이러한 관계는 다음 방정식으로 나타낼 수 있다.

:f = \frac{c}{\lambda}, \quad\text{or}\quad f = \frac{E}{h}, \quad\text{or}\quad E=\frac{hc}{\lambda},

여기서:


  • ''c''는 진공 상태에서의 빛의 속도이다.
  • ''h''는 플랑크 상수이다.


전자기파가 매질을 통과할 때, 파장은 감소한다. 전자기 복사의 파장은, 어떤 매질을 통과하든지, 일반적으로 ''진공 파장''으로 표시되지만, 항상 명시적으로 언급되는 것은 아니다.

일반적으로 전자기 복사는 파장에 따라 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선 및 감마선으로 분류된다. 전자기 복사의 거동은 파장에 따라 달라진다. 전자기 복사가 단일 원자와 분자와 상호 작용할 때, 그 거동은 또한 전달하는 양자(광자)당 에너지의 양에도 달려 있다.

분광법은 진공 상태에서 400 nm에서 700 nm의 가시 파장 범위보다 훨씬 더 넓은 EM 스펙트럼 영역을 감지할 수 있다. 일반적인 실험실 분광기는 2 nm에서 2500 nm의 파장을 감지할 수 있다.[1] 이러한 장치를 통해 물체, 기체 또는 심지어 별의 물리적 특성에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있다. 분광기는 천체물리학에서 널리 사용된다. 예를 들어, 많은 수소 원자는 21.12 cm의 파장을 갖는 전파 광자를 방출한다. 또한 30 Hz 이하의 주파수는 특정 성운[4]의 연구에서 생성되고 중요하며, 만큼 높은 주파수는 천체 물리학적 원천에서 감지되었습니다.[5]

2. 1. 전자기파와 물질의 상호작용

전자기파는 스펙트럼 전반에 걸쳐 물질과 다양한 방식으로 상호 작용한다. 이러한 상호 작용의 유형은 매우 다르기 때문에, 역사적으로 스펙트럼의 서로 다른 부분에 마치 서로 다른 유형의 방사선인 것처럼 다른 이름이 붙여졌다. 따라서 이러한 "다른 종류"의 전자기 방사선이 주파수와 파장의 정량적으로 연속적인 스펙트럼을 형성하지만, 이러한 정성적인 상호 작용의 차이에서 비롯되는 실용적인 이유로 스펙트럼은 여전히 나뉘어져 있다.[1]

전자기파와 물질의 상호 작용
스펙트럼 영역물질과의 주요 상호 작용
전파덩어리 재료 내의 전하 운반체의 집단적 진동(플라즈마 진동). 예를 들어, 안테나 내 전자의 진동 운동이 있다.
마이크로파 ~ 원적외선플라즈마 진동, 분자 회전
근적외선분자 진동, 플라즈마 진동(금속에서만)
분자 전자 여기(인간 망막에 있는 색소 분자 포함), 플라즈마 진동(금속에서만)
자외선분자 및 원자 원자가전자의 여기, 전자 방출 포함(광전 효과)
X선핵심 원자 전자의 여기 및 방출, 콤프턴 산란(낮은 원자 번호의 경우)
감마선무거운 원소에서 핵심 전자의 에너지 방출, 콤프턴 산란(모든 원자 번호의 경우), 원자핵의 여기, 핵의 해리 포함
고에너지 감마선입자-반입자 쌍 생성. 매우 높은 에너지에서 단일 광자는 물질과의 상호 작용 시 고에너지 입자와 반입자의 샤워를 생성할 수 있다.



이 세상에 존재하는 모든 물체는 방출, 반사, 전파한다. 이 빛의 전자기 스펙트럼 분포(물체의 스펙트럼 특성이라고 불린다)는 물체의 구성 성분에 따라 결정된다. 스펙트럼의 형태는 물체로부터의 방사의 성질에 따라 구분할 수 있다.


  • 만약, 스펙트럼이 주로 물체의 열복사(열방사)에 의한 것이라면, 방출 스펙트럼(또는 선스펙트럼)이 발생한다.
  • * 흑체 스펙트럼보다 많은 빛의 방출일 수도 있고 적은 빛의 방출일 수도 있다.
  • 스펙트럼이 배경으로부터 구성된 것이라면, 빛이 전파하는 물체에 의해 전자파가 흡수되어 흡수 스펙트럼이 만들어진다.


분광학은 물리학의 한 분야로 물질의 스펙트럼 특성을 다루는 분야이다.

3. 전자기 스펙트럼의 분류

전자기 스펙트럼 분류 체계는 대체로 정확하지만, 인접 영역 간에는 중복이 발생하기도 한다. 예를 들어 60Hz의 초저주파(SLF)는 천문학 연구 대상이지만, 동시에 전력 공급 주파수로도 사용된다(일본 서일본 지역). 저에너지 감마선은 고에너지 X선을 포함할 수 있는데, 이는 감마선과 X선의 구분이 파장이 아닌 방출원에 따라 이루어지기 때문이다. 감마선은 원자핵 붕괴와 같은 핵반응에서, X선은 고에너지 내부 전자의 전이에 의해 생성된다.[17] 일반적으로 핵 전이는 전자 전이보다 더 높은 에너지를 가지므로 감마선이 X선보다 높은 에너지를 갖지만, 저에너지 핵 전이(예: Fe57의 핵 전이, 14.4keV)에서는 예외적으로 감마선이 고에너지 X선보다 낮은 에너지를 가질 수 있다.

전파의 분류는 국가나 학회에 따라 다양한 기준이 존재한다.

3. 1. 전파

전파는 금속 막대 공진기와 같은 도체로 구성된 안테나에 의해 방출되고 수신된다. 전파를 인공적으로 생성할 때, 송신기라는 전자 장치는 안테나에 교류 전류를 생성한다. 안테나에서 진동하는 전자는 안테나에서 멀어지는 전파 형태로 방출되는 진동하는 전기장자기장을 생성한다. 전파를 수신할 때는 전파의 진동하는 전기장과 자기장이 안테나의 전자와 결합하여 전후로 밀어 진동 전류를 생성하며, 이는 라디오 수신기에 적용된다. 지구 대기는 전리층의 하전 입자층을 제외하고는 대부분 전파에 투명하며, 전리층은 특정 주파수를 반사할 수 있다.

전파는 무선 통신 시스템에서 거리에 걸쳐 정보를 전송하는 데 매우 광범위하게 사용된다. 예를 들어 라디오 방송, 텔레비전, 무전기, 휴대전화, 통신 위성, 무선 네트워킹 등에 사용된다. 무선 통신 시스템에서 무선 주파수 전류는 진폭, 주파수 또는 위상 중 하나를 변경하여 송신기에서 정보를 담은 신호변조되고 안테나에 적용된다. 전파는 정보를 공간을 가로질러 수신기로 전달하며, 수신기에서 안테나로 수신되고 수신기의 복조를 통해 정보가 추출된다.

전파는 또한 GPS(Global Positioning System) 및 항법 신호기와 같은 시스템의 항법, 무선 탐지 및 레이더에서 원거리 물체의 위치 확인, 원격 제어 및 산업용 가열에도 사용된다.

무선 스펙트럼의 사용은 정부에 의해 엄격하게 규제되며, 서로 다른 용도로 서로 다른 사용자에게 주파수 할당하는 국제전기통신연합(ITU)에 의해 조정된다. 전기 에너지는 전자기 스펙트럼의 저주파, 장파장 영역에 해당한다. 방사는 2선식 또는 3선식 전송선을 따라 전송되며, 안테나 등 다양한 장치를 통해 송신된다. 주파수 0의 에너지는 직류 전원에 의해 방출된다. 50Hz 또는 60Hz는 일반적인 발전소의 교류 발전기에서 생성된다. 20Hz에서 30kHz까지의 전자기 에너지는 전화, 확성기, 음향 기기 등에서 방출된다.

3. 1. 1. 마이크로파

마이크로파는 약 10센티미터에서 1밀리미터까지의 짧은 파장을 가진 전파로, SHF 및 EHF 주파수 대역에 속한다. 마이크로파 에너지는 클라이스트론과 마그네트론 관, 그리고 및 임팩트 다이오드와 같은 반도체 소자로 생성된다. 마이크로파는 짧은 안테나에 의해 방출 및 흡수되지만, 극성 분자에 의해서도 흡수되어 진동 및 회전 모드에 결합하여 열을 발생시킨다. 적외선가시광선과 같은 더 높은 주파수의 파와는 달리, 마이크로파는 물질에 침투하여 표면 아래에 에너지를 전달할 수 있다. 이 효과는 전자레인지에서 음식을 가열하고, 산업용 가열 및 의료 단파 치료에 사용된다. 마이크로파는 레이더에 사용되는 주요 파장이며, 위성 통신 및 Wi-Fi와 같은 무선 네트워킹 기술에도 사용된다. 저주파 전파를 안테나로 전달하는 데 사용되는 구리 케이블(송전선)은 마이크로파 주파수에서 과도한 전력 손실이 발생하므로, 도파관이라는 금속 파이프를 사용하여 전달한다. 대역의 저주파수 끝 부분에서는 대기가 대체로 투명하지만, 대역의 고주파수 끝 부분에서는 대기 가스에 의한 마이크로파 흡수로 인해 실용적인 전파 거리가 수 킬로미터로 제한된다.

3. 1. 2. 테라헤르츠파

테라헤르츠파 또는 서브밀리미터파는 약 100 GHz에서 30 테라헤르츠(THz) 사이의 전자기 스펙트럼 영역으로, 마이크로파원적외선 사이에 있으며 어느 대역에도 속할 수 있다. 최근까지 이 영역은 거의 연구되지 않았고, 소위 ''테라헤르츠 갭''에서 마이크로파 에너지원이 거의 없었지만, 이미징 및 통신과 같은 응용 분야가 등장하고 있다. 과학자들은 또한 고주파 파가 적군 병력에 조준되어 전자 장비를 무력화할 수 있는 고주파수 파를 사용하는 무장 세력에 테라헤르츠 기술을 적용하는 것을 모색하고 있다.[14] 테라헤르츠파는 대기 가스에 의해 강하게 흡수되므로, 이 주파수 대역은 장거리 통신에는 사용할 수 없다.

3. 2. 적외선

전자기 스펙트럼의 적외선 영역은 대략 300 GHz에서 400 THz (1mm – 750 nm)의 범위를 포함한다.[1]

  • '''원적외선''' (300 GHz ~ 30 THz, 1mm ~ 10μm): 이 영역의 하위 영역은 마이크로파 또는 테라헤르츠파라고도 한다. 이 복사는 일반적으로 기체 분자의 회전 모드, 액체의 분자 운동, 고체의 포논에 의해 흡수된다. 지구 대기의 물은 이 영역에서 매우 강하게 흡수하여 대기를 불투명하게 만든다. 그러나 불투명한 영역 내에는 부분적인 투과를 허용하는 특정 파장 범위("창")가 있으며, 이는 천문학에 사용될 수 있다. 약 200μm에서 수 mm까지의 파장 범위는 종종 서브밀리미터파 천문학으로 불리며, 200μm 미만의 파장에는 원적외선이라는 용어를 사용한다.
  • '''중적외선''' (30 THz ~ 120 THz, 10μm ~ 2.5μm): 고온의 물체(흑체 방사체)는 이 영역에서 강하게 방사할 수 있으며, 정상 체온의 인체 피부는 이 영역의 하위 영역에서 강하게 방사한다. 이 복사는 분자 진동에 의해 흡수되는데, 여기서 분자 내의 서로 다른 원자들이 평형 위치 주위에서 진동한다. 이 영역은 때때로 화합물의 중적외선 흡수 스펙트럼이 그 화합물에 매우 특이하기 때문에 '지문 영역'이라고 불린다.
  • '''근적외선''' (120 THz ~ 400 THz, 2500nm ~ 750 nm): 이 영역에 관련된 물리적 과정은 가시광선과 유사하다. 이 영역의 가장 높은 주파수는 일부 유형의 사진 필름과 많은 유형의 고체 이미지 센서에 의해 직접 감지될 수 있으며, 적외선 사진 및 비디오 촬영에 사용된다.

3. 3. 가시광선

태양가시광선 영역에서 최대 출력을 방출하지만, 모든 파장에 걸친 전체 방출 전력 스펙트럼을 통합하면 태양은 가시광선보다 약간 더 많은 적외선을 방출한다.[15] 정의에 따르면, 가시광선은 인간의 눈이 가장 민감하게 반응하는 전자기 스펙트럼의 일부이다. 가시광선(그리고 근적외선)은 일반적으로 한 에너지 준위에서 다른 에너지 준위로 이동하는 분자와 원자의 전자에 의해 흡수되고 방출된다. 이러한 작용은 인간의 시각과 식물의 광합성을 뒷받침하는 화학적 메커니즘을 가능하게 한다. 인간의 시각계를 자극하는 빛은 전자기 스펙트럼의 매우 작은 부분이다. 무지개는 전자기 스펙트럼의 광학적(가시적) 부분을 보여준다. 적외선(만약 볼 수 있다면)은 무지개의 빨간색 부분 바로 너머에 위치하고, 자외선은 반대쪽 보라색 끝 바로 너머에 나타날 것이다.

380 nm와 760 nm(400–790 테라헤르츠) 사이의 파장을 가진 전자기 복사는 인간의 눈에 감지되어 가시광선으로 인식된다. 특히 근적외선(760 nm보다 긴)과 자외선(380 nm보다 짧은)과 같은 다른 파장도 인간의 가시성이 중요하지 않을 때는 종종 빛으로 언급된다. 흰색 빛은 가시 스펙트럼에서 서로 다른 파장의 빛들이 결합된 것이다. 흰색 빛을 프리즘을 통과시키면 400 nm와 780 nm 사이의 가시 스펙트럼에서 관찰되는 여러 가지 색깔의 빛으로 분리된다.

만약 전자기 스펙트럼의 가시 영역에 있는 주파수의 복사가 과일 그릇과 같은 물체에서 반사되어 눈에 도달하면, 이것은 시각적 지각을 초래한다. 뇌의 시각 시스템은 반사된 다양한 주파수를 서로 다른 명도와 색조로 처리하고, 이 부족하게 이해된 심리물리적 현상을 통해 대부분의 사람들은 과일 그릇을 인지한다.

그러나 대부분의 파장에서 전자기 복사가 전달하는 정보는 인간의 감각으로 직접 감지되지 않는다. 자연적인 광원은 스펙트럼 전체에 걸쳐 전자기 복사를 생성하며, 기술 또한 광범위한 파장을 조작할 수 있다. 광섬유는 스펙트럼의 가시 부분에 있지 않더라도(보통 적외선임) 정보를 전달할 수 있는 빛을 전송한다. 변조는 라디오파에 사용되는 것과 유사하다.

3. 4. 자외선

지구 오존층에서의 고도에 따른 자외선 투과량


주파수가 높은 자외선(UV)은 주파수(그리고 에너지) 측면에서 가시광선 스펙트럼의 보라색 끝과 X선 영역 사이에 있다. 자외선 파장 스펙트럼은 399nm에서 10nm까지이며, UVA, UVB, UVC의 3개 영역으로 나뉜다.

자외선은 원자를 이온화시켜 전자를 분리하고 화학 반응을 일으킬 만큼 충분히 높은 에너지 영역이다. 이러한 이유로 자외선, X선, 감마선을 통틀어 ''이온화 방사선''이라고 부른다. 이러한 방사선에 노출되면 생체 조직이 손상될 수 있다. 자외선은 또한 물질이 가시광선으로 빛나게 할 수 있는데, 이를 ''형광''이라고 한다. 자외선 형광은 법의학에서 범죄 현장의 혈흔이나 소변과 같은 증거를 검출하거나, 위조 지폐나 신분증을 검출하는 데 사용된다.

자외선 중간 영역의 자외선은 이온화시키지는 못하지만 화학 결합을 끊어 분자를 비정상적으로 반응성 있게 만들 수 있다. 예를 들어, 햇볕은 중간 영역 자외선이 피부 세포에 미치는 파괴적인 영향으로 인해 발생하며, 이는 피부암의 주요 원인이다. 중간 영역의 자외선은 세포 내 복잡한 DNA 분자를 회복할 수 없을 정도로 손상시켜 티민 이량체를 생성하며, 매우 강력한 돌연변이원이 된다. 자외선으로 인한 피부암을 방지하기 위해 자외선 차단제 산업이 발명되었다. 중간 자외선 파장은 UVB라고 하며, 살균 램프와 같은 UVB 광원은 세균을 죽이고 물을 살균하는 데 사용된다.

태양은 자외선을 방출한다(총 에너지의 약 10%). 여기에는 육지의 대부분 생명체를 파괴할 수 있는 매우 짧은 파장의 자외선도 포함된다(바닷물은 해양 생물에게 어느 정도 보호 기능을 제공한다). 그러나 태양의 유해한 자외선 파장 대부분은 지표에 도달하기 전에 대기에서 흡수된다. 고에너지(가장 짧은 파장) 영역의 자외선("진공 자외선")은 질소에 의해, 그리고 더 긴 파장에서는 공기 중의 단순한 이원자 산소에 의해 흡수된다. 중간 에너지 영역의 자외선 대부분은 오존층에 의해 차단되는데, 오존층은 중요한 200~315nm 영역에서 강하게 흡수하며, 그중 저에너지 부분은 공기 중의 일반적인 이산소가 흡수하기에는 파장이 너무 길다. 이로 인해 해수면에서 자외선이 차지하는 비율은 3% 미만이며, 나머지는 모두 저에너지 영역이다. 나머지는 UVA와 일부 UVB이다. 315nm와 가시광선 사이의 매우 낮은 에너지 영역의 자외선(UVA)은 대기에 의해 잘 차단되지 않지만, 햇볕에 타는 것을 유발하지 않고 생물학적 손상이 적다. 그러나 무해한 것은 아니며 활성산소, 돌연변이 및 피부 손상을 일으킨다.[1]

3. 5. X선

자외선 다음에는 X선이 오는데, 자외선의 상위 영역과 마찬가지로 이온화 방사선이기도 하다. 그러나 X선은 에너지가 더 높기 때문에 콤프턴 효과를 통해 물질과 상호 작용할 수도 있다. 경X선은 연X선보다 파장이 짧고 많은 물질을 거의 흡수되지 않고 통과할 수 있기 때문에 수 미터 두께의 물과 맞먹는 '두께'보다 얇은 물체를 '투과'하여 볼 수 있다. 주목할 만한 용도 중 하나는 의학에서의 진단용 X선 영상 촬영(즉, 방사선 사진술)이다. X선은 고에너지 물리학에서 탐침으로 유용하다. 천문학에서는 중성자별블랙홀 주변의 강착 원반이 X선을 방출하여 이러한 현상을 연구할 수 있게 한다. X선은 항성 코로나에서도 방출되며 일부 유형의 성운에서 강하게 방출된다. 그러나 지구 대기의 깊이가 X선에 불투명하기 때문에(면밀도 1000g/cm², 물 10m 두께에 해당) X선 망원경은 지구 대기 밖에 배치해야 천문학적 X선을 관측할 수 있다.[16] 이는 거의 모든 천문학적 X선(그리고 천문학적 감마선도 – 아래 참조)을 차단하기에 충분한 양이다.

3. 6. 감마선

폴 율리히 빌라르가 1900년에 발견한 감마선은 가장 에너지가 높은 광자이며, 파장의 하한선이 정의되어 있지 않다.[17] 천문학에서 감마선은 고에너지 천체 또는 영역을 연구하는 데 유용하지만, X선과 마찬가지로 지구 대기 밖의 망원경을 사용해야만 관측이 가능하다.[17] 감마선은 투과력이 강해 물리학자들이 실험적으로 사용하며, 많은 방사성 동위원소에서 생성된다.[17] 감마선은 식품과 종자의 살균을 위한 조사에 사용되며, 의학에서는 방사선 암 치료에 사용되기도 한다.[17] 또한, 감마선은 핵의학에서 PET 스캔과 같은 진단 영상에 사용된다.[17] 감마선의 파장은 컴프턴 산란 효과를 통해 매우 정확하게 측정할 수 있다.

저에너지 감마선은 고에너지 X선을 포함할 수 있는데, 이는 감마선이 원자핵 붕괴와 같은 핵반응으로 생성되는 반면, X선은 고에너지 내부 전자의 전이에 따라 생성되기 때문이다.[17] 따라서 감마선과 X선은 파장이 아닌 방출원에 따라 분류된다.[17] 일반적으로 핵 전이는 전자 전이보다 고에너지이므로, 감마선은 일반적으로 X선보다 고에너지이다.[17] 하지만, 저에너지 핵 전이(예: Fe57의 핵 전이는 14.4keV)에서 방출되는 감마선은 고에너지 X선보다 에너지가 낮을 수 있다.

4. 물체의 스펙트럼 특성

이 세상에 존재하는 모든 물체는 방출하고, 반사하며, 전파한다. 이 빛의 전자기 스펙트럼 분포(물체의 스펙트럼 특성이라고 불린다)는 물체의 구성 성분에 따라 결정된다. 스펙트럼의 형태는 물체로부터의 방사 성질에 따라 구분할 수 있다.


  • 만약, 스펙트럼이 주로 물체의 열복사(열방사)에 의한 것이라면, 방출 스펙트럼(또는 선스펙트럼)이 발생한다.
  • * 흑체 스펙트럼보다 많은 빛을 방출할 수도 있고 적은 빛을 방출할 수도 있다.
  • 스펙트럼이 배경으로부터 구성된 것이라면, 빛이 전파하는 물체에 의해 전자파가 흡수되어 흡수 스펙트럼이 만들어진다.


분광학은 물리학의 한 분야로 물질의 스펙트럼 특성을 다루는 분야이다.

5. 한국에서의 전자기 스펙트럼 활용 및 연구

제공된 소스에 한국에서의 전자기 스펙트럼 활용 및 연구에 대한 구체적인 내용이 없으므로, 이 섹션에는 내용을 추가할 수 없습니다. 따라서 이전 출력과 동일하게 유지합니다.

5. 1. 전자기파 유해성 논란 및 과제

자외선(UV)은 주파수(에너지) 측면에서 가시광선 스펙트럼의 보라색 끝과 X선 영역 사이에 있으며, 파장 스펙트럼은 399nm에서 10nm까지이다. UVA, UVB, UVC의 3개 영역으로 나뉜다. 자외선은 원자를 이온화시켜 전자를 분리하고 화학 반응을 일으킬 수 있을 만큼 에너지가 높아 ''이온화 방사선''으로 불리며, 생체 조직에 손상을 줄 수 있다.[1] 또한, 자외선은 물질을 가시광선으로 빛나게 하는 ''형광'' 현상을 일으켜 법의학에서 증거 검출이나 위조 지폐, 신분증 검사에 활용된다.[1]

중간 영역 자외선은 이온화는 못하지만 화학 결합을 끊어 분자를 반응성 있게 만든다. 햇볕은 중간 영역 자외선이 피부 세포에 미치는 영향으로, 피부암의 주요 원인이다.[1] 이 자외선은 세포 내 DNA를 손상시켜 티민 이량체를 생성하는 돌연변이원이 된다.[1] UVB 광원은 세균을 죽이고 물을 살균하는 데 사용된다.[1]

태양은 총 에너지의 약 10%를 자외선으로 방출하며, 이 중 유해한 파장은 대부분 대기에서 흡수된다.[1] 고에너지 자외선은 질소에, 긴 파장은 공기 중 산소에 흡수된다.[1] 중간 에너지 영역은 오존층에서 차단되며, 해수면에서 자외선 비율은 3% 미만이다.[1] 315nm와 가시광선 사이 저에너지 영역 자외선(UVA)은 대기에 잘 차단되지 않지만, 햇볕에 타는 것을 유발하지 않고 생물학적 손상이 적다. 그러나 활성산소, 돌연변이, 피부 손상을 일으킨다.[1]

참조

[1] 웹사이트 Introduction to the Electromagnetic Spectrum and Spectroscopy http://pharmaxchange[...] Pharmaxchange.info 2011-08-25
[2] 웹사이트 Herschel Discovers Infrared Light http://coolcosmos.ip[...] 2013-03-04
[3] 웹사이트 Johann Wilhelm Ritter (1776–1810) http://micro.magnet.[...] The Florida State University 2013-03-05
[4] 웹사이트 Essential Radio Astronomy: Pulsar Properties http://www.cv.nrao.e[...] National Radio Astronomy Observatory 2008-01-05
[5] 논문 Discovery of TeV Gamma-Ray Emission from the Cygnus Region of the Galaxy
[6] 서적 The Feynman Lectures on Physics, Vol.1 https://www.feynmanl[...] Addison-Wesley
[7] 서적 Handbook of Radioactivity Analysis https://books.google[...] Academic Press
[8] 서적 Astroparticle Physics https://archive.org/[...] Springer
[9] 웹사이트 Corrections to muonic X-rays and a possible proton halo http://www.slac.stan[...]
[10] 웹사이트 Gamma-Rays http://hyperphysics.[...] Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu 2010-10-16
[11] 웹사이트 What is Light? http://cbst.ucdavis.[...] UC Davis
[12] 웹사이트 The Electromagnetic Spectrum https://physics.info[...] 2022-01-21
[13] 웹사이트 Definition of frequency bands (VLF, ELF... etc.) http://www.vlf.it/fr[...] vlf.it 2022-01-21
[14] 뉴스 Advanced weapon systems using lethal Short-pulse terahertz radiation from high-intensity-laser-produced plasmas http://www.indiadail[...] 2010-09-27
[15] 웹사이트 Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5 http://rredc.nrel.go[...] 2009-11-12
[16] 간행물 Designing Spacecraft and Mission Operations Plans to Meet Flight Crew Radiation Dose https://ntrs.nasa.go[...] NASA/MIT Workshop 2012-06-26
[17] 웹사이트 Uses of Electromagnetic Waves http://www.revisionw[...]



본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com