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광파의 구조를 이해하기 위한 몇 가지의 단서

 

물리학의 일반적 상식에서 전자기파(Electromagnetic radiation)의 사전적 의미는 전기장과 자기장의 두 가지 성분을 복합적으로 갖는 파동이라고 정의된다. 이러한 전자기파의 종류는 파장의 길이에 따라서 장파, 단파, 초단파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등으로 구별된다. 또한 현대물리학의 양자역학에서는 그동안 모든 종류의 전자기파가 동일한 형태의 구조를 갖는 것으로 인식하고 있다. 하나의 예로 마이크로파(무선파)와 광파의 에너지는 동일한 형태의 구조를 갖고, 마이크로파와 광파의 파장만이 각각 다른 것으로 이해한다.

마이크로파와 광파의 에너지가 전기장과 자기장의 두 가지 성분을 갖는다는 양자역학의 주장은 타당하고, 실험적 검증이 가능하다. 또한 마이크로파와 광파의 에너지가 거리의 자승(r^2)에 반비례되는 공통점을 갖는다. 그러나 마이크로파(무선파)와 광파의 에너지는 전혀 다른 형태로 구성되고, 마이크로파와 광파의 에너지가 전혀 다른 방법으로 전파된다.

마이크로파와 광파의 에너지가 동일한 성분의 요소(전기장과 자기장)로 구성되는 공통점을 가졌으나, 이 마이크로파와 광파의 외양적 형태는 엄격하게 구별되어야 한다. 여기에서 마이크로파와 광파의 외양적 형태가 각각 다르다는 주장은, 다음의 몇 가지 사례를 통하여 편리하게 이해할 수 있다.

 

1. 마이크로파의 에너지가 거리의 자승(r^2)에 반비례되는 대상은 광압(파고, 파동의 압력)이다. 그러므로 마이크로파의 전파거리(진행거리)가 길어지게 될 경우, 이 마이크로파의 광압이나 파장(진동수)은 음파의 전파과정처럼 소멸되거나 희박해진다.

그러나 광파의 에너지가 거리의 자승에 반비례되는 대상은 광파의 개체적 수량이다. 그러므로 광파의 전파거리가 길어질 경우, 다수 소립자의 집단적 운동과정처럼 광파의 개체적 분포밀도(단위면적당의 수량)가 낮아지게 된다. 여기에서는 광파의 개체적 분포밀도가 낮아지더라도, 광파의 광압(파고)이나 파장(진동수)은 조금도 변화되지 않는다. 즉 개체단위의 구조를 갖는 광파의 광압이나 파장은 우주의 마지막 경계까지 무한대의 시간으로 전달된다.

2. 마이크로파의 에너지는 운동 전자의 주변에서 생산 방출된다. 그러므로 전자의 운동효과가 마이크로파의 발원기능을 갖는 것으로 봐야 한다. 즉 전자의 운동효과가 수면파나 음파와 같은 마이크로파의 에너지로 전환된 것이다.

그러나 광파의 에너지는 전자가 직접적으로 생산 방출하고, 이 광파의 에너지가 다른 전자에게 포용적으로 흡수된다. 그러므로 전자의 입자적 특성이 광파의 발원기능을 가져야 한다. 즉 전자의 입자적 특성에 의해 덩어리모형의 소립자와 같은 개체단위의 광파가 생산 방출된다.

3. 마이크로파의 에너지는 수면파나 음파의 형태처럼 우주공간의 매질을 통하여 종파모형의 파동상태로 전파되고, 이 마이크로파의 에너지는 음파의 전파작용처럼 사방의 영역으로 확산된다. 그러므로 마이크로파의 에너지는 공간적 작용의 반응효과로 이해할 수 있다. 즉 마이크로파의 에너지는 우주공간의 질성(공간의 기능적 특성)을 이용하여 발현된다. 이러한 마이크로파의 전파작용은 고전물리학의 에테르와 같은 광학적 매질의 존재를 강력하게 요구한다.

그러나 광파의 에너지는 입자모형의 결집체를 영구적으로 유지 보존하고, 광파의 결집체는 소립자의 운동과정처럼 사방의 영역으로 확산되지 않는다. 이와 같이  광파의 에너지가 입자모형의 결집체를 영구적으로 유지 보존하는 것은, 이 광파의 결집체 내부에서 역학적 일에너지가 현재의 진행상황으로 작동되고 있다는 것을 의미한다. 광파의 개체단위는 역학적 일에너지의 결집체로 구성되고, 이 광파의 역학적 결집체가 소립자의 구조처럼 영구적으로 유지 보존된다.

4. 마이크로파의 파장과 주파수(파고, 강도)는 전자의 운동속도나 전류의 방향전환에 의해 결정된다. 즉 전류의 방향전환이 많을수록, 수면파나 음파의 생산과정처럼 마이크로파의 주파수가 높아지고, 마이크로파의 파장이 짧아진다.

그러나 광파의 파장과 주파수는 오직 전자의 내부에서 변조된다. 즉 전자가 개체단위의 광파를 덩어리상태로 방출하거나, 흡수한다. 만약 전자가 n개의 광파를 동시적으로 흡수한 다음에 하나의 새로운 광파를 방출할 경우, 이 방출 광파의 주파수는 n^2의 규모로 증가한다. 여기에서 방출 광파의 주파수가 n^2의 규모로 증가하는 효과는, 닐스 보어의 광학적 에너지준위차가 발현되는 원인적 기능으로 작용한다.

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참고; 수소스펙트럼의 광학적 에너지준위를 닐스 보어의 원자모형으로 해설하는 과정에서는, 일반적 상식의 관점으로 수용하기 곤란한 논리적 결함이 표출되고 있다. 수소스펙트럼의 광학적 에너지준위를 다른 조건의 관점으로 해설하는 내용은, 아래의 링크에서 구체적으로 소개되고 있다.

제목; 광학적 에너지준위의 합리적 이해

주소; http://batangs.co.kr/abs/abs-4.htm

2015. 7. 13

 

 

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