글: 키즈메이커
옛 선인들은 인간의 눈이 감각하는 빛(가시광선)에 대해서는 알고 있었지만 방송파나 적외선, 자외선, 엑스선, 감마선의 존재에 대해서는 알지 못했다. 과학기술이 발달하면서 이 모두가 태양이 발산하는, 가시광선과 같은 전자기파라는 사실을 알게 됐다.
‘전자기파’는 ‘전기(電氣)와 자기(磁氣)의 작용으로 생겨난 파’라는 의미의 과학 용어다. 19세기에는 전기와 자기, 전자기파(전자파, 전파)에 대한 연구가 활발히 이루어져 물리학이 진일보했다. 당시 연구로 전기에 의해 자력이 생겨나고 자력에 의해 전류가 흐른다는 사실이 밝혀졌으며, 전류가 흐르는 안테나에서 전자기파가 발생하고 전자기파가 안테나에 접하면 안테나에 전류가 흐르게 된다는 것도 알게 됐다. 이는 전자석 제작 실험으로도 간단히 알 수 있다.
전자기파 연구로 큰 업적을 남긴 과학자는 무수히 많지만 그중 영국의 제임스 맥스웰(1831~1879)과 마이클 패러데이(1791~1867), 독일의 하인리히 헤르츠(1857~1894) 등이 대표적이다.
파장이 짧을수록 에너지가 큰 전자기파
전자기파에는 라디오 방송이나 통신에 사용하는 장파, 중파, 단파, 초단파, 극초단파를 비롯한 적외선, 가시광선, 자외선, 엑스선, 감마선이 모두 포함된다. 이 전자기파들은 파장의 길이로 구분하며 다음과 같은 성질을 지니고 있다.
전자기파는 파장에 관계 없이 진행 속도가 초속 약 30만km(빛의 속도)이며, 음파와 달리 진공 속에서도 이동할 수 있다.
전자기파는 파장이 길면 주파수(진동수)가 적고, 파장이 짧으면 주파수가 많아진다. 가령 1초에 3,000회 진동하는 장파의 파장은 약 300km이지만 감마선의 파장은 원자의 핵 크기만큼이나 짧고 주파수는 10에 0을 20개 이상 붙인 수만큼이나 많다.
전자기파는 파장이 짧을수록 큰 에너지를 갖는다.
스펙트럼 태양에서 오는 넓은 대역의 전자기파 중, 프리즘에서 무지갯빛이 나타나는 파장의 빛을 ‘가시광선’이라 한다. 인간의 눈은 가시광선 파장의 빛만 감각할 수 있다. 파장이 가시광선보다 길면 적외선, 짧으면 자외선이다.
전자기파의 분류
라디오파(방송파) : 파장이 매우 길고 주파수는 낮다. 라디오와 텔레비전 방송, 휴대전화, 우주통신 등에 사용하는 전자기파다. 라디오파는 파장에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파 등으로 나뉜다. 전자레인지에 사용되는 단파(마이크로웨이브)는 라디오파다.
광파(光波) : 적외선, 가시광선, 자외선은 ‘광파’라 불리는 범위에 속하는 전자기파다. 인간의 눈이 볼 수 있는 가시광선은 전자기파 전체 대역(스펙트럼) 중에 극히 일부인 주파수 영역이다.
엑스선 : 엑스선으로 분류되는 전자기파는 에너지가 강해 단단한 고체 속으로도 깊이 투과할 수 있다.
감마선 : 파장이 가장 짧고 주파수가 높은 이 영역의 전자기파는 엑스선보다 더 에너지가 강해 살아있는 세포도 죽일 수 있다. 태양에서는 강한 감마선이 나오지만 대기층이 이를 대부분 막아준다.|작성자 키즈메이커