빔 (물리학)
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1. 개요
빔은 입자나 빛을 평행하게 모아 놓은 것을 의미한다. 빔을 만드는 방법에는 렌즈나 거울을 사용하여 수렴시키는 방법, 슬릿을 이용하여 특정 방향의 입자나 파동을 추출하는 방법, 그리고 레이저와 같이 처음부터 빔 형태로 방출되는 선원을 이용하는 방법이 있다. 빔은 입자빔, 전자기파빔, 초음파빔 등으로 분류되며, 입자빔은 하전 입자빔과 중성 입자빔으로 나뉜다. 전자기파빔은 광빔, 마이크로파빔, X선빔 등이 있으며, 초음파빔은 의료 분야에 활용된다.
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| 빔 (물리학) | |
|---|---|
| 입자 빔 및 파동 빔 | |
| 입자 빔 | 전자, 원자핵, 이온 등과 같은 동일한 입자의 흐름 |
| 파동 빔 | 전자기파 (예: 빛, 마이크로파), 음파, 중력파 등과 같은 파동의 집중된 형태 |
| 물리학에서의 빔 | |
| 정의 | 특정 방향으로 진행하는 입자 또는 파동의 좁은 흐름 |
| 특징 | 에너지 또는 물질을 한 곳으로 집중시켜 전달하는 능력 |
| 응용 분야 | |
| 과학 연구 | 입자 물리학: 입자 가속기를 사용하여 고에너지 빔을 생성하고 입자 간의 상호 작용을 연구 재료 과학: 물질의 구조와 특성을 분석하고 새로운 재료를 개발 의학: 방사선 치료, 영상 진단 등 |
| 산업 | 용접: 금속을 접합 절단: 재료를 정밀하게 자름 표면 처리: 재료의 표면을 개선 |
| 군사 | 레이저 무기: 목표물을 파괴하거나 무력화 지향성 에너지 무기: 특정 방향으로 에너지를 방출하여 적을 공격 |
2. 빔의 제조법
일반적인 선원(線源)에서 방출되는 입자나 빛은 여러 방향으로 퍼져나가기 때문에, 이를 특정 방향으로 정렬하여 평행한 빔을 만드는 과정이 필요하다. 빔을 만드는 방법에는 주로 다음 두 가지가 있다.
이 외에도 레이저와 같이 처음부터 빔을 발생시키는 선원도 있다.
2. 1. 렌즈 및 거울을 이용한 방법
렌즈나 거울을 사용하여 빛이나 입자를 한 점으로 모아 빔을 형성한다. 광빔에서 주로 사용되지만, 입자빔에서도 자기 렌즈나 정전 렌즈(전자에 사용될 때는 전자 렌즈)를 활용한다.2. 2. 슬릿을 이용한 방법
일반적인 선원(線源)에서 방출되는 입자나 빛은 여러 방향의 것이 섞여 있기 때문에, 평행한 빔으로 만들기 위해서는 슬릿을 이용하여 특정 방향의 입자나 파동을 추출해야 한다. 선원이 점으로 간주하기 어려울 정도로 큰 경우에는 2개의 슬릿을 사용하여 빔을 만든다.2. 3. 레이저와 같은 특수 선원
레이저와 같이 처음부터 빔 형태로 방출되는 선원도 있다.3. 빔의 종류
빔은 크게 입자빔과 전자기파빔으로 나눌 수 있으며, 그 외에도 초음파빔 등이 있다.
3. 1. 입자빔 (입자선)
입자빔(입자선)은 하전 입자 빔과 중성자 빔으로 분류된다.3. 1. 1. 하전 입자빔
양성자선, 전자선 등이 있다.3. 1. 2. 중성 입자빔
중성자선 등이 있다.3. 2. 전자기파빔
전자기파 빔에는 광빔, 마이크로파 빔, X선 빔 등이 있으며, 레이저, 방사광 등으로 만들 수 있다.3. 3. 초음파빔
초음파를 이용하여 생성되는 빔은 진단 및 치료 등 다양한 의료 분야에 활용된다.[1] 대한민국은 초음파 기술 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있으며, 관련 산업 육성을 위한 정책 지원이 필요하다.[1]
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