현대물리학

목차

01 현대물리학 소개

02 빛의 이중성

03 핵물리학

04 양자역학

05 상대성 이론

01 현대물리학 소개

현대 물리란?

01

물리학의 역사

02

고전물리와 일상

03

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

현대물리학

19세기 말엽부터 이루어진 물리 활동

공간과 시간의 이해 부족 상대성 이론

원자 분자 내부 세계이해 부족 양자역학

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

물리학의 역사

기원전 250년 정역학의 기초 설립과 부력의 발견

50년 분수, 펌프, 증기터빈의 발명

1600년

1650년

뉴턴

지구는 거대한 막대자석과 같다

공기 펌프 발명, 진공 연구

중력이론과 운동의 세가지 법칙 발표 빛의 성질 연구

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

1803년

1830년

1887년

빛의 파동성의 증거 제시

전류의 자기 유도 알아냄

광속 불변의 법칙, 에테르 존재하지 않음

1897년

1900년

1910년

1911년

1932년

1962년

전자 발견

양자이온 개념 고안

전자의 전하량 측정

원자핵 발견, 양성자 발견

중성자 발견

쿼크 개념 도입

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

현대물리학과 고전물리학

고전 물리학

운동 위치 에너지 가속도 공식

만유인력 법칙 운동체 시간공식

틀린 부분 많음

현대 물리학

100Km/h 의 속도로 달리는 열차 안에서 150Km/h 의 속도로 공을 던질 때 열차 밖의 사람은 이 공의 속도가 얼마로 측정되는가?

Q

고전 역학 V=V1+V2 V=250Km/h

특수상대성이론 V=(V1+V2)/(1+V1V2/C^2) V=249.99999999583333333403

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

현대물리학과 고전물리학

고전 물리학

틀린 부분 많음

현대 물리학

일상 생활에서는 고전 역학으로 계산해도 큰 오차가 생기지 않는다!

현대물리학 소개 01

03 고전물리와 일상

02 물리학의 역사

01 현대 물리란?

일상생활

빛의 속도에 가깝게 가는 일 거의 없음

고전 역학이 모두 맞게 되는 세계

지구와 달까지 가는데도 현대 물리학 쓰이지 않음

02 빛의 이중성

파동과 입자

01

빛의 역사

02

빛의 파동성

03

빛의 입자성

04

파동

빛의 이중성 02

03 빛의 파동성

02 빛의 역사

01 파동과 입자

파동과 입자

04 빛의 입자성

연속적이고 공간에 퍼짐 장애물을 만나면 넓은 영역에 걸쳐 에너지를 전달하고 흡수되거나 통과함 예) 빛, 전파, 파도, 소리

입자 불연속적인 단위를 가지고 특정 지점에 에너지 편중 장애물을 만나면 에너지는 좁은 영역에 집중적으로 전달되는데, 이때 입자는 통과하거나 튕겨 나옴

파동과 입자의 성질은 이렇게 상반되기 때문에 일반적으로 어떤 사물이

입자이면서 동시에 파동일 수는 없다.

빛의 이중성 02

03 빛의 파동성

02 빛의 역사

01 파동과 입자

04 빛의 입자성

17세기 뉴턴 호이겐스

빛은 눈에 보이지 않는 작은 입자의 흐름이다

빛의 굴절과 회절로 빛은 파동이다

19세기 맥스웰, 헤르츠

빛은 전자기파의 일종 아인슈타인

광전효과로 보아 빛은 입자의 흐름이다

20세기

현재

빛은 입자의 성질과 파동의 성질 모두 가짐

빛에 대한 논란

빛의 이중성 02

03 빛의 파동성

02 빛의 역사

01 파동과 입자

빛의 파동적 현상

04 빛의 입자성

반사

굴 절

회절

산 란

간섭

직 진

전자기파 전파속도

빛 속도 =

1) 파동의 성질 2) 맥스웰의 전자기파설

빛의 이중성 02

03 빛의 파동성

02 빛의 역사

01 파동과 입자

빛의 입자성

04 빛의 입자성

아인슈타인의 광전효과 01

02 콤프턴 효과

전자에 X선을 쪼였을 때 전자가 튀어나오는 현상 광량자와 전자의 충돌

03 핵물리학

핵물리학

01

원자의 역사

02

방사선

03

빛의 이중성 03

03 방사선

02 원자의 역사

01 핵물리학

핵물리학

원자핵에 관계되는 현상을 다루는 물리학 (= 원자핵물리학, 고에너지물리학)

1896년

퀴리 부부에 의한 방사능의 발견을 계기로 발전

원자핵을 연구 대상으로 하는 모든 분야를 포함 물질의 미시적인 구조, 상호작용 등을 연구

빛의 이중성 03

03 방사선

02 원자의 역사

01 핵물리학

원자의 역사

돌턴 공 모양으로 더 이상 쪼개지지 않는다

톰슨 음극선 실험으로 전자를 발견하고 전자는 원자의 양성자 속에 박혀 있다

러더퍼드 알파입자 산란 실험으로 원자핵 발견

원자핵엔 중성자가 있다

원자량과 원자번호가 비례하지 않는다

빛의 이중성 03

03 방사선

02 원자의 역사

01 핵물리학

원자의 역사

어떻게 양전하와 중성 전하가 원자핵 안에서 결합될 수 있을까?

유카와 짧은 거리에서 작용하는 핵력을 매개하는 입자인 중간자가 존재한다 120MeV의 에너지를 갖는 파이메존

빛의 이중성 03

03 방사선

02 원자의 역사

01 핵물리학

방사능의 발견

헨리 베크렐

퀴리 부부

방사선을 처음 발견

우라늄 화합물 근처에 검은 종이로 싸놓은 사진판이 뿌옇게 변한 것

라듐과 폴로늄 발견

빛의 이중성 03

03 방사선

02 원자의 역사

01 핵물리학

방사성 붕괴

방사선 불안정한 원자핵이 붕괴되면서 나오는 빛, 입자

알파빛: 원자량 큰 방사성 원자핵이 붕괴하면서 나옴

베타빛: 과잉의 양성자나 중성자를 갖고 있는 원자핵이 각각 중성자와 양성자로 바뀌면서 내놓는 양전자 또는 전자

감마선: 원자핵이 들뜬 상태에 있다가 바닥상태로 떨어지면서 x-선보다 짧은 파장인 감마선을 내놓음

04 양자역학

05 상대성이론

특수상대성이론

01

일반상대성이론

02

상대성이론 05

02 일반상대성 이론

01 특수상대성 이론

갈릴레오 관성좌표계에서 정지상태와 운동상태는 구분될 수 없다.

관성좌표계

관성의 법칙이 적용되는 좌표계 = 속도변화 X

[ 특수상대성이론 ] 서로 등속 운동하는 두 좌표계 사이의 관계에 대한 이론

관성좌표계

가정 모든 관성좌표계에서 물리법칙은 똑같다.

모든 관성좌표계에서 광속은 똑같다.

에테르가 있다 에테르는 없다

맥스웰방정식은 정지좌표계에서 똑같다 운동좌표계에서 바뀐다

광속은 바뀐다

맥스웰 방정식은 모든 관성좌표계에서 똑같다

광속은 바뀌지 않는다

아인슈타인 갈릴레오 C’=C-V C’=C

시간과 공간은 따로 존재 시간과 공간이 통합

시간&공간 >> 빛 시간&공간 << 빛

c v

상대성이론 05

02 일반상대성 이론

01 특수상대성 이론

특수상대성이론 1905년

일반상대성이론 1915년

속력이 변하지 않는 물체의 운동

속력이 변하는 물체의 운동

뉴턴의 만유인력 법칙으로 계산한 수성의 근일점 100년에 0.1도씩 차이가 남

의문을 가진 아인슈타인

새로운 중력법칙을 만듦

[ 일반상대성이론 ] 중력 관성력 등가원리

중력과 관성력을 구분할 수 없다 >중력=관성력

v=g

g

g

빛은 질량이 없다

중력

질량이 없는 빛이 중력에 이끌린다

당대에 안 받아짐

[ 중력에 의해 휘는 빛 현상이 발견됨 ]

중력에 의해 실재 왜곡 중력 렌즈 현상

아인슈타인은 한 단계 넘어서

시공간에 대해 이야기함

3차원 시간과 공간은 상관이 없다

시간과 공간은 독립적인 존재

아인슈타인 시간과 공간은

서로 묶여서 돌아간다 시간과 공간은 독립적인 존재가 아니다

3차원 시간축 4차원

우린 4차원 시공간에서 산다

시공간 위에 질량이 매우 큰 물체가 있으면

블랙홀

태양이 없어지면? 2) 아인슈타인의 상대성이론

1) 뉴턴의 만유인력

감사합니다