전자기파는 무엇일까

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전자기파는 무엇일까

both 2024. 2. 28. 06:53
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전자기파는 전자장과 자기장이 함께 진행되는 파동 형태를 갖는 전자기 현상입니다. 

전기장과 자기장이 진동을 일으켜 공간을 통해 에너지를 전파하는 데 사용됩니다
전자기파는 모두가 빛이지만, 그중 눈으로 감지할 수 영역인 가시광선도 한 종류입니다.
전자기파(電磁氣波), 전자파 또는 전자기복사(電磁氣輻射, Electromagnetic radiation, EMR)는 전자기장의 흐름에서 발생하는 일종의 전자기 에너지입니다.
즉 전기가 흐를 때 그 주위에 전기장과 자기장이 동시에 발생하는데, 이들이 주기적으로 바뀌면서 생기는 파동을 전자기파라고 합니다.
전자기파의 발견과 형태에 대해 알아보겠습니다.
가시광선도 전자기파에 속하며 전파, 적외선, 자외선, X선 같은 전자기파들은 우리 눈에 보이지 않는다.
고전 역학에서 전자기복사는 동시에 진자기 복사의 효과는 복사의 일률(Power)과 진동수에 의존한다. 
가시광선이나 더 파장이 큰 전자기복사의 경우 세포나 다른 물질에 가해지는 피해는 주로 일률(Power)에 의해 결정되며 이는 수많은 광자들이 합산된 에너지로부터의 가열에 의한 것이다. 
반면에 자외선이나 더 에너지가 큰 전자기복사의 경우 화학적 물질이나 살아있는 세포는 단순한 가열에 의한 피해보다 더 막대한 피해를 입게 된다. 
높은 에너지의 광자의 경우 개개의 광자들이 분자에 직접적인 영향을 주기 때문이다.

전자기파의 발견
1887년, 독일의 물리학자 헤르츠(G. L. Hertz;1857~1894)는 방전관과 공진관을 설치해서 전자기파의 존재를 실험적으로 확인하였다.
방전관에 매우 큰 전압을 걸면 방전이 일어나면서 전자는 금속구 사이에서 가속한다. 가속하는 전하는 변하는 전기장을 만들고, 이것은 공간 상으로 자기장을 유도한다.
또 변하는 자기장은 전기장을 유도해 내면서 공간상에 방사되는 전자기파가 발생하고, 이것은 공진관에 전달되게 된다. 이것을 헤르츠가 검출해냄으로써 처음으로 전자기파의 존재가 드러나게 된다.
또한 헤르츠는 이 전자기파의 반사 및 굴절, 편광, 속력 등을 조사해서 빛의 성질과 일치함을 밝혀냄으로써 전자기파에 빛이 포함된다는 것 또한 증명해 내었다.

전자기파의 형태
기본적으로 전자기파 모두가 빛이지만, 전자기파 중에서 인간의 눈으로도 감지할 수 있는 영역인 가시광선(可視光線, 눈으로 보는 게 가능한 빛)을 흔히 빛이라고 부른다. 
범위는 대략 400nm에서 700nm이다. 
우리 시각기관이 전파를 감지할 수 있었다면 전파도 가시광선이라고 불렸을 것이다. 일반적으로 빛이라고 불리는 가시광선은, 전체 전자기파를 통틀어 보면 그 비중은 매우 작다. 
가시광선 영역을 주로 빨주노초파남보로 나누는 경향이 있으며, 빨간색에 가까울수록 파장이 길고(에너지가 낮고), 보라색에 가까울수록 파장이 짧다(에너지가 높다). 
당연히 인간을 기준으로 하기 때문에 자외선이나 적외선 영역을 볼 수 있는 다른 동물들 입장에서는 시각의 영역이 자외선이나 적외선에 걸쳐있는 경우도 많지만 가시광선은 인간이 정의했기 때문에 400nm에서 700nm으로 고정되어 있다.
보라색보다 파장이 짧으면 자외선이 된다. 
파장이 더 짧아지면 X선, 파장이 훨씬 더 짧아지면 일반적으로 감마선이라 부른다. 
핵폭발과 연관되는 방사선이 바로 감마선. 이쪽은 확실하게 파장이 짧아질수록 투과력이 높아지고 몸에 해로워진다. 
인간의 망막은 자외선 중 가시광선에 가까운 영역을 인지할 수도 있다고 한다. 
다만 이 영역이 수정체에 흡수되기 때문에 못 보는 것인데, 백내장 수술 도중 수정체를 적출했을 때에는 이 영역의 자외선이 보인다고 한다.