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[일반물리실험]마이크로웨이브 microwave

자연과학대학 의예과 200114172 오현진microwave마이크로파 [ microwave ] 란?파장이 1mm에서 1m까지의 전파의 총칭.초단파보다 주파수가 높다. 일반적으로 300~3,000MHz의 UHF(ultrahigh frequency:데시미터파 또는 극초단파라고도 한다), 3~300GHz의 SHF(superhigh frequency:센티미터파라고도 한다)인 것을 말하는 경우가 많다. 불꽃방전을 이용하면 거의 모든 파장의 마이크로파를 발생시킬 수 있으나, 출력이 약하고 불안정하며, 보통의 전자관(電子管)은 전자의 운동속도가 비교적 느려서 1주기의 시간이 극히 짧은 마이크로파 발생에는 적당하지 않다. 따라서 마이크로파를 발생시키려면 특별한 전자관·클라이스트론·마그네트론·메이저 등을 쓰며, 그 전송(傳送)에는 주로 입체회로를 쓰는데, 전자나팔·파라볼라안테나에서 날카로운 지향성을 가지게 하여 방출된다. 파장이 짧으므로 직진성·반사·굴절·간섭 등의 성질은 빛과 거의 비슷하다. 이 성질을 이용하여 마치 탐조등을 비추듯이 한 방향으로 집중된 마이크로파의 빔을 발산하여 항공기나 선박 등의 위치를 알아내는 장치가 레이더이다. 또, 마이크로파는 주파수가 높으므로 많은 양의 정보를 보낼 수 있어서 다중통신이나 텔레비전방송 중계에 이용된다.한편, 살균력이 강하며 식물이나 물에 잘 흡수되어 열을 발생하는데, 이 성질을 이용해서 만든 조리기구가 전자레인지이다. 또, 저주파나 빛에서는 볼 수 없는 물리효과가 강하게 나타나므로 물질의 성질 연구용으로도 사용되고 있다. 예를 들면 마이크로파를 이용하는 전파분광학에서는 전파의 주파수를 아주 정밀히 측정할 수 있으므로 빛의 분광학에 비해 높은 분해능(分解能)을 얻을 수 있다. 이 밖에 원자시계는 원자가 흡수 또는 방출하는 마이크로파의 주파수가 항상 일정하다는 성질을 이용한 것이며, 원자핵 연구에 쓰이는 선형가속기(線型加速器)는 특수한 도파관(導波管) 속의 강력한 마이크로파 전기장이 전자를 가속하여 고에너지의 전자로 만드는 장치이다.), 또한 그 경계면에서 부분적인 반사가 일어난다. 입사파의 진행 방향과 매질의 경계면, 굴절파의 진행 방향, 반사파의 진행방향 사이에는 간단한 관계가 성립한다. 즉 입사각과 반사각은 같다는 반사의 법칙, 입사각과 굴절각의 sine비는 각 매질에서의 파동의 전파속도의 비로 주어 진다는 것이다. 이는 파동의 일반적인 속성으로서 입자의 경우에는 반사의 법칙은 단순계일 때는 성립하지만 굴절의 법칙은 성립하지 않는다. 특히 굴절의 법칙은 전파속도의 비에 대해 반대로 성립하는 경향이 있어 역사적으로 빛이 파동의 성질을 가지고 있는 증거가 되기도 하였다.입사각을 θi, 반사각을 θr, 굴절각을 t라 하고 파가 속도 vi인 매질에서 vt인 매질로 입사했을 때 두 법칙은 다음과 같이 표현된다.그림 1. 정상파. 그림의 오른편에서 왼편으로 입사하는 파동이 왼쪽에 있는 벽을 만나서 반사되어 나온다. 이때 반사되어 나오는 파는 입사파에 비하여 반대의 위상(180o)을 가지고 있다. 입사파와 반사파가 합성되어 오른편에 적혀 있는 시간별로 파가 진동을 한다.그림 1에서 보이는 것처럼 서로 반대로 움직이고 진폭이 거의 같은 두 파가 만나면 제자리에 머물면서 진동을 하게 된다. 이렇게 공간적으로 전파되지 않고 진동을 하는 파동을 정상파라 한다. 이때 진동을 하지 않고 언제나 그대로 있는 부분을 정상파의 마디(node), 진동을 최대로 하는 부분을 정상파의 배(antinode)라고 한다. 이렇게 정상파가 생기는 것은 한쪽으로 진행하는 파가 벽에 부디 쳐서 반사가 될 때 주로 일어나는데 반사될 때 위상의 변화에 따라 마디와 배가 생기는 위치가 다르다. 또한 반사되는 파가 일부 벽면에 흡수된다면 마디가 명확하게 형성되지 않아 약간 진동을 한다. 마디와 다음 마디사이의 거리는 파장의 반이다.마이크로파는 금속에서 거의 완전히 반사되므로 정상파를 만들기 위해서 금속판이나 파장보다 간격이 작은 철망을 쓸 수 있다. (전자렌지의 앞문은 유리로 되어 안을 들여다 볼 수 있으나, 가는 철망이 유리 뒷편에로 통과시킨 후 다시 두개의 나란한 슬릿을 통과시키니까 맞은편 스크린에 띠 모양의 밝고 어두운 무늬가 생기는 것을 관측하였다. 영은 1세기 이상이나 잠자고 있던 빛의 파동설로서 이 현상을 설명하였고 또한 대체적인 파장도 구할 수 있었다.우리가 보통 파동을 기술할 때 sine 형태로 기술하지만, 빛의 경우에는 단일한 파장과 진동수를 갖고 있는 경우가 거의 없다. 이러한 단일의 파장을 갖고 있는 이상적인 빛을 단색광이라 하는데, 단색광에 가까운 빛이라 해도 한결같이 계속되는 sine 형태의 빛은 있을 수 없다. 빛의 발생은 원자에서 순간적인 상태 전이에 의하거나 흑체복사에 의한 것이다. 상태 사이의 전이가 일어나는 시간이 극히 순간적이므로 거기서 발생되는 빛도 비록 파장은 일정하다 해도 펄스 형태로 길이로 봤을 때 불과 몇 mm도 이어져 있지 못한다. 흑체복사의 경우에는 파장의 분포(스펙트럼)가 넓게 퍼져 있다. 실제 단색광은 실험실에서 근사적으로 만들 수 있을 뿐이다.간섭현상은 2개 이상의 파가 어떤 공간에서 겹쳐질 때 나타난다. 파동을 공간에 분포된 어떤 물리량이 전파되는 것으로 이해할 때, 어떤 지점에 두개의 파동이 동시에 도달하면 물리량의 벡터적인 성질에 의하여 효과가 단순히 더해져서 나타난다. 이러한 파동의 일반적인 성질을 중첩의 원리(superposition principle)라고 한다. 이렇게 중첩된 효과가 공간에서 일정하면서도 특이한 경향을 유지하여 나타날 때를 일반적으로 간섭이라 하는 것이다. 이런 효과가 나타나기 위해서는 합해지는 두개의 파동이 진동수가 거의 같아야 하며 또한 시간에 대해 변하지 않아야 한다. 이렇게 간섭이 잘 일어날 수 있는 파동을 가간섭성이 있다고 말한다. 전파의 경우에는 빛과는 달리 그 발생구조가 단순한 전자회로에 의한 것이기 때문에 간섭성이 우수한 파를 쉽게 만들 수 있다.그림 1. 이중슬릿에 의한 파동의 간섭. 왼쪽에서 입사하는 평면파는 슬릿 S1, S2를 통과하여 구면파로 되어 퍼져나간다. 스크린과의 사이에서 파동은 그측할 수 있고, 본 실험처럼 마이크로파를 이용할 때는 스크린 위치에 수신기를 옮겨가며 전류의 강약의 변화로서 관측할 수 있다.그림 1에서 보이는 것처럼 S1, S2 두 슬릿을 통과한 파동은 각각 그 파면이 구면(엄밀하게는 원기둥)으로 퍼져 나간다. 그림에서 동심원으로 표시한 구면은 어느 순간의 파의 마루 부분이라 할 때, 두 마루가 만나고 있는 지점은 언제든지 같은 마루일 때나 골일 때, 즉 같은 위상으로 만나게 되어 파의 세기는 최대가 된다. 이러한 현상을 보강간섭이라 한다. 또한 그 사이사이에 있는 마루와 골이 만나고 있는 지역은 언제든지 서로 반대인 상태로 만나므로 파가 완전하게 상쇄되어 소멸되어 버린다. 이를 상쇄간섭이라 한다.슬릿 S1에서 r1, 슬릿 S2에서 r2 떨어진 P점에서의 합성된 파의 세기는 다음과 같다여기서 는 간섭이 일어나지 않는 한 구면파의 P점에서의 세기이다.이 식에 의하지 않더라도, 보강간섭이 일어나서 I가 극대치를 이루는 점은 거리차이 (r1-r2)가 파장의 정수배일 때라는 것을 쉽게 알 수 있다. 이 경우에는 세기 I가 I0의 4배가 된다. 또한 거리차이가 파장의 반정수배일 때는 소멸되어 파를 관측할 수 없을 것이다.간섭성이 있는 단색광이 칼날 같은 모서리를 만났을 때 그림자가 명확하게 맺혀지지 못한다. 이는 빛이 회절을 하기 때문이다. 비록 단일슬릿으로 빛을 통과시키더라도 슬릿의 폭이 파장에 비하여 아주 좁지 않다면 슬릿의 각 부분을 통하여 회절되는 빛이 만나서 간섭이 일어나는데 이러한 양상은 앞에서의 이중슬릿에 의한 간섭보다 다루기가 훨씬 복잡해진다. 물론 영의 이중슬릿 간섭에서 이중슬릿의 각 슬릿이 파장에 비할 수 있을 정도의 폭을 가지고 있다면, 한 슬릿을 통과하는 파면이 그림 1에서 나타낸 것처럼의 구면파가 아닌 회절에 의한 간섭의 효과를 가지고 있기 때문에 다르게 취급하여야 할 것이다.이러한 회절에 의한 간섭현상을 프라운호퍼(Fraunhofer)회절 이라 한다. 프레넬 회절이 보다 일반적인 개념이나, 프라운호퍼의 경우세기이다.그림 1. 단일슬릿에 의한 회절 무늬. 그림의 왼편에서 입사하는 평면파는 틈 간격이 b인 슬릿에서 여러 방향으로 회절된 광선중에서 θ로 꺾이는 평행광선은 볼록렌즈를 통과하여 P점에서 집속된다(프라운호퍼 회절에서는 평행광선이 집속되므로 스크린이 아주 멀리 떨어져 있어야 하나 볼록렌즈가 그러한 효과를 내게 한다). 무수히 많은 평행광선의 위상이 각각 다르므로, 이들이 중첩된 결과는 스크린의 각 지점에서 오른편의 그래프와 같다. 그래프는 θ=0 일 때 가장 밝고 가장자리 쪽으로 가면 밝고 어두운 무늬가 교대로 나타나되 밝은 무늬의 밝기는 급격하게 줄어든다.실험방법그림 2. 반사의 법칙 실험 장치 구성. 금속 반사판(metal reflector)를 중심에 설치한다.(1) 그림 2처럼 실험기구를 배치한다. 이때 송신기와 수신기가 나란한 편광방향을 가져야 한다. 이는 송신기와 수신기를 마주보게 해놓고 수신기의 각도를 회전시켜보아 최대의 수신감도를 가진 방향으로 결정하면 된다. 금속반사판에 수직한 방향에 대하여 송신기의 방향이 이루는 각을 입사각, 수신기의 방향이 이루는 각을 반사각이라 하자.(2) 입사각을 20o로 고정해 놓고, 반사각이 이루는 각을 0o로부터 5o 간격으로 90o 까지 변화시키면서 수신기의 눈금을 기록한다. 결과를 그래프로 그린다. 반사의 법칙이 성립하는지를 검증하라.(3) 입사각을 5o로고정하고 반사각을 연속적으로 변화 시키면서 수신기의 눈금을 읽어 최대값을 보이는 반사각을 1o의 정밀도로 측정하라. 입사각을 5o씩 증가시키면서 같은 측정을 하라. 입사각에 대한 최대 반사각을 그래프로 그리고 반사의 법칙이 성립하는지 여부를 알아보라.그림 3. 굴절실험의 기구 배치. 중앙에 프리즘을 설치한다.(1) 그림 3처럼 기구를 배치한다. 먼저 프리즘 거푸집을 비운 채로 프리즘을 이리저리 돌려보아 파가 프리즘에 의해 흡수, 반사, 굴절되는지를 살펴본다.(2) 프리즘에 스틸렌 구슬을 채운다.(3) 프리즘의 한 면에 송신기를 수직으로 배치하고 수신기를 회전시.

자연과학| 2001.11.05| 11페이지| 1,000원| 조회(2,122)

일반물리실험, 마이크로웨이브, 마이크로파

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[심리학] 생각을바꾸면세상이달라진다를 읽고 평가A좋아요

생각을 바꾸면 세상이 달라진다. 말 그대로 같은 상황에 처해 있는 사람도 그 상황을 어떻게 받아들이느냐, 어떻게 인식하느냐에 따라 상황에 대처하는 방식에 차이를 가져오게 하고 이는 곧 그 삶을 풍요롭게 또는 황폐하게 변화시킬 수 있다. 그렇다면 그 생각을 어떠한 방향으로 바꾸어야 할 것인가?저자는 일반적이고 이론적이기 보단 구체적이고 실질적인 일상의 예를 통해 숨겨진 인간의 심리를 분석하고 이를 이용한 처세술을 제공하는 방식으로 우리의 생각에 변화를 일으키게 한다. 이제는 상대방의 눈깜빡임 하나도 그냥 지나칠 수 없다. 거기에 감춰진 의미를 파악하여 되도록 내 자신를 더욱 돋보이게 하기 위한 노력을 기울어야 하는 것이다. 그러나 책 속에 나온 갖갖이 상황에 따른 인간의 심리가 어느 때나, 누구에게나 적용되리라곤 생각하지 않는다. 개 개인의 특수한 환경적 배경을 무시할 수 없고 그것은 의도적인 노력으로는 쉽게 바뀌지는 않을 것 이기 때문이다. 일반적으로 널리 알려진 인간 심리라는 것도 내 자신의 경험에 반추해 보았을때는 꼭 들어맞지 않기도 했다. 시간과 관련한 인간의 심리의 경우에는 사람의 지각능력에 관한 분석으로 어느 정도 내 경험과 일치하였으나 대인관계에 있어서의 인간의 심리에는 쉽게 동조할 수가 없었다. 2명 이상의 심리 그리고 각각의 특수한 상황적 배경이 늘 같은 장면을 연출하지는 않을 것이기 때문이다.먼저 심리상태나 생리학적 변화에 따른 인간의 시간 지각에 관한 부분은 나의 경험들이 이론을 뒷받침하는 좋은 예가 되는 듯하다. 지난 여름방학때의 일화이다. 고3 여학생의 과외를 시작하게 된 첫 날, 단지 전대후문에서 745번을 타고 종점에서 내리면 된다는 애기만 듣고 무작정 학생의 집으로 찾아 나서게 되었다. 처음타 본 번호의 버스, 처음 와본 동네, 낯설음에 이곳 저곳을 살피느라 버스를 타는 동안 내내 안절부절 못했다. 15분이면 도착한다 했건만 30분이 지난듯 한데도 종점은 나올 기미가 안보이고...그런데 막상 도착해서 시계를 보니 정말이지 딱15분 만에 목적지에 도착했다. 객관적인 시간은 15분이였건만 유독 과외를 가는 첫날만은 30분은 족히 넘게 걸린 듯했다. 다음번부턴 딱 15분 그대로 느껴졌는데 첫 날만은 왜 그렇게 오래걸린 듯 했을까 하는 의문의 답을 사건처리 가설에서 찾을 수 있다. 초행길에는 주변에 이것 저것 파악해야 되는 일이 많기 때문에 처리되는 사건의 수에 따라 시간의 추정이 빨라진 것이다. 둘째날 부터는 길은 어느 새 익숙해져 있어 새로이 파악해야 할 사건의 수가 줄어든 것이다.또 생체시간이라는 개념을 내 자신에게 적용시켜보았다. 아침에 일찍 일어나야 할 때 대부분의 사람은 자명종 시계를 이용한다. 그러나 나는 중요한 일을 앞두고 잠을 청할때는 자기전에 몇 시에 일어나야겠다 마음 속으로 몇번 되뇌이면 신기하게도 그 시간쯤이면 잠에서 깨어난다. 이는 눈을 뜨고 시계를 보지 않아도 생체 시계가 시간을 가늠한 것인데 생체 시계는 생리적 변화에 따라 변하므로 주관적 시간이 객관적인 시간과 딱 맞아 떨어지긴 힘들다. 그래서인지 큰 시험을 앞두거나, 여행을 앞두고 잠이 들었을 땐 불안이나 설레임과 같은 흥분이 생리적인 활동을 증가시켜서 생체시계를 평소보다 더 빨리 돌아가게 하는 것 같다. 때문에 주관적 생체시간이 빨라져 예를 들어 소풍전날 7시에 일어나야지 하고 마음을 먹고 잠이 들었다가 눈을 떴을 땐 7시보다 이른 5시 쯤이였다. 평상시에는 7시 정각에서 30분 이내의 차이만을 보이다가 유독 긴장한 날에만 무려 2시간의 차이를 보이는 것이였다.대부분의 사람들이 크게 관심을 두는 책의 내용은 외모에 관한 부분이 아니였을까 싶다. 첫인상의 중요성, 그리고 잘생긴 외모가 주는 이점은 멋지지 못한 내 외모에 대한 불만 때문에 마음에 들지 않았지만 화나게도 수긍할 수 밖에 없는 내용이 많았다.책에서는 다뤄지지 않았지만 요즘에 흔히 접하는 채팅의 경우를 보자. 오랫동안 채팅으로 통해 사람의 속마음 성격적인 측면을 미리 알고 상대를 대했을 때에 외모가 첫인상에 미치는 면은 어떠한가. 채팅을 하면서는 마음이 잘 통하는 것 같아 천생연분을 만난 것과 같았을지라도 막상 실제 만나게 되었을땐 기대수준에는 못미치는 얼굴 때문에 그 사람이 맘에 들지 않기도 한다. 실제로 나는 고2때 채팅을 통해 알게된 아이가 있는데 신기하리 만치 좋아하는 음악이 비슷하고 마음이 잘 통해서 좋아했었지만 막상 실제로 만나보았을땐 작은 키에 여드름이 많은 그의 외모 때문에 실망하기도 하고 좋아했던 맘도 사라져버렸다. 자칫 책의 내용이 '외모가 중요하다 그러므로 성형수술이라도 받아라' 라는 식으로 해석될지도 모르겠다. 그러나 외모는 첫인상의 경우와 같이 단기적 경우에만 그 중요성을 갖게 되는 것같다. 장기적으로 유지되야 하는 관계에 있어서는 실로 외모보다는 그 사람의 내면이 중요할 것이기 때문이다. 품질보다 포장을 중시하여 평생을 후회할 일이 없도록 해야 할 것이다.잘생긴 사람은 성격도 좋아보이고 지적으로 보인다고 한다. 그러나 못생긴 사람에게는 희망적이게도 잘생겨서 오히려 손해를 보는 경우도 주변에 비일비재하다. 특히 동성간의 경우 잘생긴 외모가 오히려 상대방에게 거부감을 주기도 한다. 나역시 괜히 이쁜 여자 보단 못생긴 여자가 더 성격이 좋아보이기도 하고 지적일 거라는 생각을 한다. 예쁜 여자는 잘난 척을 한다거나 여우일꺼라는 나름의 예측까지 곁들이며...최근 개봉한 [금발이 너무해] 라는 영화는 '금발의 미인은 백치다.' 예쁘기 때문에 주변으로부터 받는 따가운 편견에 맞서는 여인의 이야기를 다뤘다. 관객은 영화를 보면서 어느새 자신이 그 금발의 미인이 되어 아름다운 외모 때문에 여자에게 상처를 주는 사회를 못마땅하게 여길지도 모른다. 그러나 영화가 끝나고 화장실에서 거울을 들여다 보았을 때 자신은 미인이 아니였음에 환상에서 깨어나 서러워 할지도 모른다.또 잘 차려 입은 사람은 점잖아 보이고 더 믿음직스럽다고 한다. 그러나 그것도 상황과 신분에 어울리는 옷차림이어야만 한다. 공부를 열심히 해야할 학생이 너무 잘 차려입으면 오히려 그 쪽 방면에만 신경쓰는 별볼일 없는 사람으로 낙인 찍히기도 한다. 어른들은 그런 사람을 두고 겉멋만 잔뜩 들었다는 말씀을 하시기도 한다.책을 읽으면서 가장 수긍할 수 없는 부분이 바로 '싫어하면서도 닮는다'였다.내가 몸담는 동아리는 선배와 후배의 역할이 나름대로 정해져 있다. 선배들을 보면 그 윗대 선배들의 전철을 밟는 듯 하기도 하지만 분명 끊임없이 변화되고 있다. 동아리식 표현으로 mild 해졌다고나 할까? 우리가 받는 엠티 훈련이나 술 마시는 정도는 자기네 때에 비해 아무것도 아니라고 한다.원래 자기가 하는 일은 남들보다 힘들었다는 허풍을 떨기 마련이기도 하지만 실제로 해를 거듭할수록 toxic 하기로 유명했던 동아리가 많이 약해졌다. 동아리내에서 고된 일을 겪을 때마다 "내년에 우리 후배에게는 이렇게 안해야지"하는 스스로의 노력에 의해 싫은 부분을 끊임없이 개선시키고 있는 것이다.우리 기 만하더라도 시험기간에 선배들의 도움을 기대했었는데 그렇지 못한 것에 서운해서 내년에 생길 후배에게는 시험정보를 많이 줄 생각으로 미리 야마(족보)라는 것도 챙겼다.우리는 선배들에게 혜택을 마니 못받았으니 후배도 우리의 도움은 못받아야 마땅한 게 아니라 오히려 더 우리의 도움을 받았으면 하는 마음이 생긴다.물론 이 경우는 단지 개인과 개인의 1:1이 아닌 동아리 내에서의 선배와 후배라는 집단과 집단의 경우이기 때문에 차이를 보이는지도 모르겠다. 집단이 되면 자기네 집단의 이익을 챙기기위해 부단히 노력하면서도 오히려 비슷한 처지의 상대집단을 더 배려하게 되는 것 같다.

사회과학| 2001.11.05| 4페이지| 1,000원| 조회(1,761)

독서감상문, 생각을 바꾸면, 생각을바꾸면 세상이, 심리학서

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