[박종진의 과학 이야기] 전자기파

오늘날은 전기의 시대다. 에너지원으로서의 전기가 없으면 세상이 멈춘다. 인류 최초로 전기와 자기 현상에 관심을 가진 사람은 그리스의 탈레스다. 철학의 아버지라고 불리는 탈레스는 기원전 6세기경 사람으로 만물의 근원이 물이라고 했다. 그 당시 일식을 예측하거나, 이집트 피라미드의 높이를 구하는 등 천문학과 기하학에 능통했다.   전기 이야기를 할 때 가장 먼저 등장하는 사람이 바로 마이클 패러데이다. 지금부터 200년 전까지 우리는 전기와 자기가 서로 아무런 연관이 없다고 생각했다. 그런데 그 둘 사이에 무엇인가 연결고리가 있는 것 같다는 말을 전해 들은 패러데이는 그의 특기인 실험을 통해서 자기가 전기로 변한다는 사실을 알게 되었다. 결국, 전자기 유도 현상을 밝혀냈고 이것이 나중에 발전기의 원리가 되었다.   한 세대 후 등장한 제임스 클러크 멕스웰은 전기와 자기 현상을 함께 다룬 전자기학을 완성하였고, 전자기파가 빛과 같은 속도로 이동한다는 사실을 알고 빛이 바로 전자기파란 것을 예측했다. 그는 전자기 이론을 수식으로 정리한 그 유명한 멕스웰 방정식을 만들었다. 아인슈타인은 물리학을 멕스웰 이전과 이후로 나눌 정도였다. 아인슈타인의 연구실 벽에는 뉴턴, 패러데이, 맥스웰의 초상화가 걸려있었다고 한다. 그 후 하인리히 헤르츠는 멕스웰이 예측한 전자기파를 실제로 증명했고 무선 통신의 토대를 만들었다.     아주 뜨겁거나 에너지가 높은 물체의 표면에서는 빛을 포함한 전자기파가 방출된다. 전자기파란 전자가 가속운동을 할 때 발생하는 에너지의 흐름이다. 전자기파를 그 파장의 길이에 의해서 분류해 놓은 것을 전자기파 스팩트럼이라고 하는데 파장이 긴 것으로부터 차례로 다음과 같이 나뉜다.   전자기파 중에서 파장이 가장 긴 것이 전파인데 라디오 송수신에 쓰인다. AM 라디오파가 파장이 더 길고 그 다음이 FM 라디오파다. 라디오파보다 파장이 조금 더 짧은 것이 TV파인데 TV 송수신에 사용한다. TV파보다 파장이 짧은 것이 마이크로파인데 마이크로파는 물 분자의 운동을 활발하게 해서 온도를 높이는 성질이 있다. 그런 원리를 이용한 것이 마이크로웨이브 오븐, 우리말로는 전자오븐이다.     마이크로파보다 좀 더 짧은 영역 대는 우리 눈에 보인다. 그래서 이 빛을 가시광선이라고 하는데 빨간색 쪽이 파장이 제일 길고, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색, 그리고 보라색 쪽으로 갈수록 짧아진다. 그런데 빨간색 바깥에 있다고 해서 적외선이라고 불리는 전자기파는 마이크로파와 가시광선 사이에 존재한다.     마찬가지로 그 반대쪽 끝에 있는 보라색 바깥에 있다고 해서 자외선이라고 불리는 전자기파도 있다. 그러므로 우리 눈에 보이는 가시광선 양쪽으로 적외선과 자외선이 있다. 자외선보다 파장이 짧은 빛이 X선이고, 그보다 더 짧은 것이 감마선이다. 자외선부터는 인체에 해롭다. 전자기파를 줄여서 전자파, 혹은 전파라고 부르기도 하지만 결국, 같은 뜻이다. 그러나 인체에 해로운 경우 등 나쁜 의미로 사용할 때는 특별히 전자파라고 하며, 통신에 사용하는 경우에는 전파라고 부른다. (작가)       박종진박종진의 과학 이야기 전자기파 적외선과 자외선 전기 이야기 뉴턴 패러데이