악동의 물리로그

[010-001] 파동....파동... 참 여러모로 공부하는 사람 어렵게 만드는게 이 "파동" 이라는 단어다. 상대론 이야기를 할 때는 대부분 빛의 속도에 관련된 내용들이라 그래도 파동이냐 입자냐 이런 얘기를 할 일이 거의 없는데, 당장 양자역학에 대한 이야기를 할려니 도무지 파동에 대한.. 그리고 주파수, 진동수, 파장... 이런 얘기를 전혀 안하고 내용만 쓰는건 좀.. 너무 불친절한게 아닌가 하는 생각이 들어서 아주 기본적인 것 몇가지만 적어놓고자 한다. [010-001-01] 다른 사이트에서는 어떤 이야기를 하는지 먼저 보자. 네이버에서 "파동"을 검색하면, 다음 내용이 나온다. https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3537331&cid=60217&categoryI..

[010] 이제 현대물리의 근간을 이루는 두 이론 - 상대성 이론, 양자물리학 - 중 양자물리학에 대한 이야기를 해보자. 빛의 속도에 견줄 수 있을만큼 아주 빠른 속도로 움직이는 입자를 다루려면, 갈릴레이의 상대론이 아인슈타인의 특수상대론적 관점으로 바뀌어야 했고, 새로운 이론은 물리적 현상을 기술하는데 이전 이론과의 모순이 없어야 했던 것 처럼, 양자물리학이 시작된 배경과 초기의 발전 역사를 아래 내용들을 다루면서 알아보자. 주 교재의 40장 - Introduction to Quantum Physics - 에 해당하는 내용이다. - 흑체복사 와 플랑크 가설 - 광전효과 - 콤프턴 효과 - 전자기 파동의 본질 - 입자의 파동적 특성 - 새로운 모델 : 양자 입자 - 이중슬릿 실험 다시보기 - 불확정성 원..

[009] 갈릴레이의 상대성 이론에 대한 이야기로 시작해서 아인슈타인의 특수상대론에 대한 이야기까지 했고, 이제 상대론에 대한 마지막 이야기로 일반상대론을 다룰 차례다. 특수 상대성 이론은 관성계의 가속하지 않는 관찰자에 대한 이야기이며, 특수 상대론에 따르면 우선하는 관성계는 존재하지 않고, 절대적인 운동을 관측하는것은 불가능하다. 는 내용을 알아봤다. 가속하지 않는 관찰자에 대한 이야기가 특수상대론 이었고, 이제 일반상대론을 다룰 차례이니 아마 일반 상대론은 가속하는 관찰자에 대한 이야기가 될 거라는 생각이 얼핏.. 안들겠지만, 일반상대론은 바로 그 내용을 다루는 것 이다. 사실 일반상대론은 상당히 복잡하고 어려운 수식으로 만들어진 이론이라 나도 깊이있는 공부는 해본적이 없어서 그저 처음의 의도대로 ..

[008] 앞의 글에 이어 물리적으로 아주 중요한, 그리고 운동량과 같이 보존되는 개념인 에너지는 상대론적 관점에서 어떻게 표현되는지 알아 볼 차례다. 이전 글에서 새로 정의한 상대론적 힘, 일(work) 에 대한 고전물리의 정의, 사칙연산보다 약간 어려운 수학 정도를 이용해서, 드디어 그 유명한 질량-에너지 등가원리 : E=mc^2 를 확인해보자. [008-01] 힘이 한 일의 상대론적 표현 이전 논의에서 선 운동량이 상대론의 가정 : 모든 관성계에서 물리법칙은 동일해야 한다. 에 부합하려면 일반적인 형태로 다시 기술되어야 함을 확인했다. 이는 운동에너지 역시 새로운 형태로 수정되어야함을 의미한다. 정지 상태의 물체에 힘이 작용하면, 운동량의 변화가 생기고, 물체의 속력은 작용한 힘에 비례하여 임의의 ..

[001] 철저히 아이폰과 애플 빠돌이인 내가 갤럭시 얘기를 하게 될 줄이야.. 어제, 2020년 2월 12일, 삼성이 갤럭시 S20 시리즈를 공개했다. 라인업은 S20, S20+, S20 Ultra 세 가지 인데, 울트라 모델에 들어가는 100배 줌 카메라에 대한 얘기를 두서없이 써보려고 한다. 물론 삼성과는 아무 관계 없고, 그냥 광학기술 자체에 대한 얘기를 할거다. 삼성의 S20 페이지 링크 : https://www.samsung.com/sec/smartphones/galaxy-s20/models/ S20 시리즈 | 갤럭시 S20 | S20+ | S20 Ultra 5G | Samsung 대한민국 갤럭시 S20 5G | S20+ 5G | S20 Ultra 5G의 혁신적인 카메라 성능부터 매력적인 컬러..

[007] 지금까지 상대론에 대한 기본적인 내용을 알아봤다. 이제 상대론의 입장에서 고전물리의 운동량과 에너지가 어떻게 표현되는지 알아 볼 차례인데, 익숙한 식으로 얘기하면 F=ma 에 상대론을 적용하면 어떻게 달라지는지 알아보자는 말이다. 그렇다고 중고등학교때 배운만큼 한없이 길어지는 얘기는 아니고, 대부분 말로하는 짧은 설명이 될거고, 교재에서 다룬대로 운동량과 에너지 두 가지에 대해서만 다룰 예정이다. 이번 글 에서는 운동량, 특히 선 운동량 (Linear momentum) 의 상대론적 표현을 알아보자. [007-01] 운동량과 에너지의 상대론적 표현을 알아보는 일은, 입자의 운동에 대한 고전물리의 표현을 상대론의 표현으로 바꾸기위한 가장 기본적인 작업이며, 나아가 뉴턴의 운동법칙과 같은 고전물리의..

[006] [005]에서 다룬 로렌츠 변환은 순간적으로 발생하는 사건이 서로 다른 운동상태에 있는 관찰자의 입장에서 어떻게 기술되는지에 대한 내용이었으며, 이를 통해 상대적으로 움직이는 계의 관찰자가 기술하는 사건 사이의 시간 간격이 정지 해 있는 관찰자의 시간과 공간 좌표로 표현됨을 확인 하였다. 이제 조금 더 복잡한 상황을 생각해보자. [006-01] 아래 그림과 같이, 서로 다른 운동상태의 두 관찰자 (A, C) 가 움직이는 물체 (B) 를 관측하는 상황을 생각해보자. 다음의 기호로 계와 계에 속한 관찰자를 표현하자. S = 상대적으로 정지상태인 계, C = S 에 속한 관찰자 S' = S 에 대해 속도 v로 움직이는 계, A = S' 에 속한 관찰자 B = 관측대상 A가 측정한 물체의 x 축 방향..

[005] 이전 글에서 아인슈타인 이전의 상대론적 접근과 아인슈타인의 특수상대론의 두 가지 가설, 시간과 공간에 대한 특수상대론적 해석의 결과에 대한 논의를 했다. 이제 현대물리로 분류되는 아인슈타인의 시간과 공간에 대한 특수상대론적 해석이 아주 오래전 갈릴레이의 해석과 어떤 관계를 가지고 연결이 될 수 있는지 알아보자. 로렌츠 변환은 1890년 (특수상대론의 발표는 1905년 이다.) Hendrik A. Lorentz 가 전기와 자기에 대한 연구를 하면서 밝혀낸 관계여서 제목에서 상대론을 언급하지 않았다. 실제로 전류가 흐르는 두 도선 사이에 작용하는 힘은 상대론적 효과로 기술이 가능하며, 아인슈타인은 로렌츠의 연구 내용을 특수상대론의 범주로 가져와 시공간에 대한 해석을 하는 도구로 이용하게 된다. 로..

[004] 이번 게시물은 좀 길다. 특수 상대론의 결과를 동시성, 시간 간격, 길이 에 대한 상대론적 설명을 통해 알아보자. 앞으로의 내용은 특수상대론의 두 가지 가설을 바탕으로 하며, 모든 관성계에서 동일한 속력을 갖는 빛을 가지고 하는 실험들을 바탕으로 설명하게 된다. 특수상대론의 두 가지 가설은 아래 링크에 정리되어 있다. https://physicslog.tistory.com/entry/003-%EC%83%81%EB%8C%80%EC%84%B1-%EC%9D%B4%EB%A1%A0-%EC%95%84%EC%9D%B8%EC%8A%88%ED%83%80%EC%9D%B8%EC%9D%98-%ED%8A%B9%EC%88%98-%EC%83%81%EB%8C%80%EC%84%B1-%EC%9D%B4%EB%A1%A0 [003..

[003] 갈릴레이의 상대론이 빛에 대해서는 성립하지 않는다는 사실을 알았다. 그럼에도 우리가 일상적으로 겪은 상황을 설명하는데는 기가막히게 잘 맞는다는 사실도 동시에 알고 있다. 그럼 아인슈타인은 어떻게 이걸 해결한건지 알아보자. [003-01] 1905년 26세의 아인슈타인이 특수상대론을 발표하면서 한 말 The relativity theory arose from necessity, from serious and deep contradictions in the old theory from which there seemed no escape. The strength of the new theory lies in the consistency and simplicity with which it solves..