그림 4.7/그림 4.32. 향수 분무기(향수병 입구에 부착되어 있음: 역자주)는 베르누이의 원리를 이용한 것이다. 바람주머니를 누르면 공기가 수평관을 통해 를러간다. 이 관에서 공기가 매우 빠르게 흐르므로 압력은 낮다. 향수병... 83

그림 5.1/그림 5.15. 불꽃과 직접 접촉하고 있는 냄비로 열이 전도된다. 냄비 안에서도 전도가 일어난다. 뜨거운 바닥으로부터 냄비의 옆면 위로 그리고 손잡이 끝까지 열이 흐른다 101

그림 5.2/그림 5.16. 대류에 의해 장작 난로로 따뜻해진 방은 자연적으로 공기 순환이 이루어진다. 난로와의 접촉에 의해 데워진 공기는 천장으로 올라간다. 바깥 벽에 접촉하여 차가워진 공기는 바닥으로 내려온다. 이 결과... 101

그림 5.3/그림 5.17. (위) 해풍. 따뜻해진 공기는 데워진 육지로부터 상승하여 차가워진 공기를 바다로부터 끌어당긴다. (아래) 육지는 밤에 차가워지고, 따라서 흐름은 반대가 된다 101

그림 5.4/그림 5.18. 상승 온난 기류가 태양에 의해 가열된 표면에서 형성된 공기 "방울들" 을 위로 밀어올리고 있다. 솟아오르는 새들과 비행기는 이 기류를 타고 자유롭게 위로 올라간다. 온난 기류를 찾아서 그 안에... 102

그림 5.5/그림 5.19. 열전달 과정을 잘 이해하면 집의 난방과 냉방 비용을 줄일 수 있다 102

그림 5.6/그림 5.21. 콘크리트 벽돌이 바닥까지 10m 떨어진다. 벽돌 에너지 전부가 벽돌이 흡수한 열로 바뀐다면 벽돌의 온도는 0.15˚C 올라간다 103

그림 5.7/그림 5.22. (위) 열리 물로 흘러들어 가고 있어도 끓는 물의 온도는 일정하게 유지된다. (아래) 압력 조리 기구안은 압력이 높아 물의 끓는점을 약 120˚C까지 높여준다 105

그림 5.8/그림 5.23. 물에 전달된 에너지에 대한 물 온도의 그래프. 그래프가 평평한 두 지점에서 상전이가 일어난다. 내부 에너지는 증가하지만, 온도는 일정하게 유지된다 105

그림 5.9/그림 5.24. (a) 온도에 대한 포화 밀도 그래프(표5.5의 데이터) (b)예제 5.6에서 설명한 상황을 보여주는 같은 그래프 107

그림 5.10/그림 5.25. 입력에너지(열)와 출력 에너지를 보여주는 발전소의 개요도 107

그림 5.11/그림 5.26. 열기관의 도표, 열원으로부터 에너지를 흡수하는 열기관은 에너지 일부를 일을 하는 데 사용하고, 저온 열원으로 내보낸다 108

그림 5.12/그림 5.27. 냉장고는 냉매의 상전이를 활용하여 냉장고 내부의 열을 밖으로 빼낸다. 냉매가 기화하면서 냉장고 내부의 열을 흡수한다... 109

그림 5.13/그림 5.28. 열 이동자의 도표, 기관은 입력 에너지를 이용하여 차가운 열원으로부터 열을 빼내고 고온 열원으로 열을 배출한다 109

그림 6.1. (a) 펄스파가 줄 위를 진행할 때의 연속보기. (b) 줄 위를 진행하는 연속파 117

그림 6.2. (a) 슬링키 위의 연속 횡파. 파동이 오른쪽으로 진행할 떄 각 코일은 아래위로 진동한다. (b) 슬링키 위의 연속 종파. 파동이... 117

그림 6.3. 횡파의 "스냅 사진" 점선은 파동이 없을 때 매질의 위치인 평형 상태를 나타낸다. 118

그림 6.4. 파장과 진폭의 다른 조합을 갖는 횡파들 119

그림 6.5. 슬링키에 잇는 종파의 진폭은 코일의 가장 큰 가로 방향의 변위이다 119

그림 6.6. 일 초 동안 다섯 개의 물결파가 한점을 지나가고, 파동의 파장을 0.03m라고 할때 파동은 0.15 m/s로 진행하고 있다 119

그림 6.7/그림 6.8. (a) 펄스가 물 위로 어떻게 퍼지는지를 보여주기 위해 파면을 사용한다. (b) 광선으로 나타낸 같은 시간에서의 동일한 펄스파... 120

그림 6.8/그림 6.9. 연속파의 파면과 광선, 파원에서 먼 경우 파면은 거의 직선이고, 광선은 거의 평행하다 120

그림 6.9/그림 6.10. 줄 위에서 진행하는 펄스는 고정된 끝에서 반사된다. 이 경우 펄스는 거꾸로 된다 121

그림 6.10/그림 6.11. 연못의 한쪽에서 반사되는 잔물결. 파동의 두 모형들은 반사파가 영샹이라고 하는 벽 뒤의 한점으로부터 발산하는 것처럼... 121

그림 6.11/그림 6.12. 오목한 면에서 반사되는 음파. 반사된 광선은 한점으로 수렴하고, 파동의 진폭이 증가하는 것을 나타낸다 122

그림 6.12/그림 6.13. 타원의 집속 특성, 하나의 초점에서 발생된 파동의 광선은 타원의 표면에서 반사되고 다른 초점을 통과한다 122

그림 6.13/그림 6.14. 움직이는 파원에 의한 도플러 효과. 파원이 일정한 속력으로 오른쪽으로 움직인다. 각 점은 파원이 방출될 때 파원의 위치를... 122

그림 6.14/그림 6.15. 움직이는 관찰자에 의한 도플러 효과. 왼쪽의 자동차 안에 있는 사람은 보행자보다 높은 주파수를 듣는다... 122

그림 6.15/그림 6.16. 간단한 음파 탐지법. 메아리의 시간을 측정하여 절벽까지의 거리를 결정할 수 있다. 123

그림 6.16/그림 6.17. (a) 파원의 속력이 파동의 속력보다 빠를 때 충격파가 발생한다. 파면의 부분들이 검은 색들을 따라 합쳐져서 V- 모양의... 123

그림 6.17/그림 6.18. 파동이 장벽의 열린 구멍을 통과해 지날 때의 회절. 파동이 통과한 후 파면들은 양옆으로 퍼진다 124

그림 6.18/그림 6.19. 장벽의 틈을 통과하는 물결파의 회절. 틈이 파동의 파장과 거의 같을 때, 파동은 장벽 너머로 두드러지게 회절된다(위)... 124

그림 6.19/그림 6.20. 두 개의 인접한 파원에서 나오는 물결파의 간섭무늬 124

그림 6.20/그림 6.21. 두 파동들의 간섭 124

그림 6.21/그림 6.23. 세 가지 유형의 파형의 예. (A) 커뮤터를 사용하여 소리의 파형을 보여준다. (b) 순음: 소리굽쇠에서 나오는 소리... 125

그림 6.22/그림 6.25. 플루트 안에서 소리의 발생. 연주자는 소리(압력) 펄스가 관 안에서 앞뒤로 진동하도록 한다. 오른쪽 끝에 도달할 때마다... 126

그림 6.23/그림 6.24. 피아노에서 소리의 발생, 망치는 피아노 줄 위에서 앞뒤로 진동하는 펄스파를 만든다. (진폭은 비례가 맞지 않다.) 펄스는... 126

그림 6.24/그림 6.26. 방 안의 음원에서 소리가 여러분 귀로 전달되는 몇 가지 가능한 경로들; D는 여러분 귀로 직접 도달하는 소리를 나타낸다... 127

그림 6.25/그림 6.27. (a) 빈 공간과 (b) 방안에서 들리는 박수 소리의 비교, 빈 공간에서는 펄스가 한 번 들리는 반면, 방안에서는 연속적이고 약한 소리가 들린다. 127

그림 6.26/그림 6.28. 음절을 말하는 것과 같이 일련의 일정한 소리가 (a) 열린 공간과 (b) 방 안에서 들린다. 방에서의 잔향은 소리가 합쳐지게 한다... 127

그림 6.27/그림 6.29. 피아노 건반들의 주파수를 표시하였고, 다른 노래 소리와 악기들의 대략적인 주파수 범위와 비교하였다. 따라서 이 주파수... 128

그림 6.28/그림 6.30. 대략적으로 각 음량을 발생시키는 대표적인 소리의 데시벨 범위, 약 8.5 dB 이상의 음량은 치료해야 정도로 위험하다... 128

그림 6.29/그림 6.31. 맨 위의 복합음 파형은 아래의 순으 파형 세 개의 조합이다. 순음(배음)은 복합음 주파수의 1, 2 그리고 3배의 주파수를 갖는다 129

그림 7.1. 헴륨 원자의 단순화된 모형. 핵은 두 개의 양성자를 가지고 있고, 따라서 헬륨의 원자 번호는 2이다. 또 두개의 대전되지 않은... 138

그림 7.2. 전자들의 수가 양성자들의 수와 같지 않을 때 원자는 이온화된다. (a) 음의 헬륨 이온, (b) 양의 헬륨 이온 139

그림 7.3. 모피와 플라스틱을 함꼐 문지를 때 이들 사이의 접촉은 모피 안의 약간의 전자들이 플라스틱으로 이동하게 한다. 이렇게 하면... 139

그림 7.4. 서로 반대의 전하를 가진 물체들은 서로 끌어당기는 힘이 작용한다. 같은 종류의 전하를 가진 물체들은 서로 밀친다 140

그림 7.5. 보통의 식탁용 소금은 양의 나트륨 이온과 음의 염소 이온으로 이루어진다. 반대로 대전된 이온들 사이의 강한 당기는 힘은... 140

그림 7.6. 쿨롱의 법칙. 한쪽 물체의 전하량을 두 배로 하면, (b), 두 물체에 작용하는 힘은 두 배가 된다. 전하들 사이의 거리를 두배로... 143

그림 7.7. 전자들이 음으로 대전된 빗에서 약간 떨어져 있게 되어 대전된 빗은 중성인 종이조각에 당기는 알짜힘을 작용한다... 143

그림 7.8. 양전하 주변 (a)와 음전하 주변 (b) 공간의 전기력선, 화살표는 각에 놓인 양전하에 작용하는 힘의 방향을 나타낸다 144

그림 7.9. 전기장 안에서 양으로 대전된 물체에 작용하는 힘은 전기장에 평행한 방향으로 작용하지만, 음으로 대전된 물체에... 144

그림 7.10. 실험실에서 만들어진 큰 불꽃, 두 개의 빛나는 공 모양 물체들 사이의 공간에 가한 전기장이 있기 때문에 불꽃이 발생한다. 150

그림 7.11. 스마트 페이퍼(Smartpaper™) 전자 종이조각의 간단화한 끝머리 보기 그림, 작은 알갱의 반 음전하를 가지고 있고 약간의 색을 띠고... 150

그림 7.12. 전류의 보기, (a) 금속 전선 안을 흐르는 전자. (b) 거의 진공인 텔레비전 브라운관 안에서 이동하는 전자, 이온. (c) 녹은 소금에서... 151

그림 7.13. 반도체 집적 회로 칩과 웨이퍼의 사진 152

그림 7.14. 초전도체로 전이하는 것을 보여주는 수은 시료의 온도에 대한 저항 그래프 152

그림 7.15. 간단한 전기뢰홀. 전지는 전하들이 회로를 통해 움직이게 하는 데 필요한 에너지 혹은 "압력"을 공급한다. 전하는 어디에도... 153

그림 7.16. (a) 전기회로에서 전하의 흐름은 닫힌 파이프를 통해 흐르는 물 (b)와 비슷하다. 전력공급장치는 물 펌프에 해당하고, 저항은 파이프의... 153

그림 7.17. 다른 저항(R)을 갖는 두 도체들의 전류에 대한 전압 그래프, 예를 들어 주어진 전류를 만드는 데 필요한 전압은 전류에 비례한다 154

그림 7.19. 간단한 직렬회로, 각 전구들의 전류는 같다 155

그림 7.20. 전구가 타버린 것과 같이 직렬회로에서 하나의 장치가 고장나면, 전류는 꺼진다 155

그림 7.21. 간단한 병렬회로, 각 전구들은 같으 전압(전력공급장치의 전압)을 갖는다. 전류에 대한 세 개의 분리된 경로가 있기 때문에... 155

그림 7.22. 직류. 시간대 전류의 그래프에 보이는 것과 같이 전류는 한 방향으로 흐르고 증가하거나 감소하지 않는다 162

그림 7.23. 교류, 전류의 방향이 앞뒤로 바뀌고, 전류의 크기는 연속적으로 변한다 162

그림 8.1. 두 자석의 극은 서로에게 힘을 가한다. 같은 극끼리는 밀치고 다른 극끼리는 서로 끌어당긴다 171

그림 8.2. (철과 같은) 강자성 물질의 조각을 자석 가까이에 가져가면 물질 내부에 자기가 유도된다. 이것이 강자성 물질이 자석에 끌리는 이유이다 171

그림 8.3. 자기장 속에 놓인 나침반의 두 극에 작용하는 힘의 방향은 서로 반대이다. 이 때문에 나침반의 바늘이 자기장 방향과 평행해질 때까지... 171

그림 8.4. (a) 막대자석 주위 공간에서의 자기장의 모양, 자기력선이 향상 N극에서 나와 S극으로 들어가는 것에 주목하라, (b) 자석 주위의 철가루를... 173

그림 8.5. 지구 자기장, 지구 자기장의 모양은 지구 좌전축에 대해 11˚ 기울어진 거대한 막대자석이 지구 내부 깊숙이 있다고 가정했을 때의 자기장... 173

그림 8.6. (a) 움직이는 전하와 (b) 직류 전류가 흐르는 도선이 만드는 자기장, 자기력선은 전하 궤적에 대하여 동심원을 그린다... 176

그림 8.8. (a) 코일 도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장. 이 자기장은 막대자석이 만드는 자기장과 같은 모양을 가진다. (b) 전류의 방향을... 177

그림 8.9. (a) 전류가 흐를 떄 철심이 코일(솔레노이드) 안으로 끌려 들어간다. (b) 초인종 내부에 있는 솔레노이드(빨간색)에 전류가 흐를 때 철심을... 178

그림 8.10. 흰색 합판 위에 뿌린 철가루를 사용하면 강력한 초전도 전자석 쌍 주위에 형성된 자기력선 패턴을 눈으로 볼 수 있다 179

그림 8.11. 화살표는 개별 원자 안에 들어 있는 전지들의 자기장을 나타낸다. (a) 비강자성 물질에서는 자기장 무질서하게 정렬되어 있다... 179

그림 8.12. (a) 자기장 속에 놓인 전류 도선에 작용하는 힘. (b) 전류 방향이 반대가 되면 힘의 방향 역시 반대가 된다. (c) 전류 도선이 자기장 속에서... 181

그림 8.13. 전기모터의 개략도, 폐곡선 도선의 가장자리에 힘이 작용하기 때문에 도선이 회전한다. 도선이 수평이 될 때마다 전류 방향이 반대가 되어... 181

그림 8.14. (a) 움직이는 자석을 만드는 전기장은 원형이다. (자석이 만드는 자기장은 그려져 있지 않다.) (b) 자석이 코일을 통과할 때... 184

그림 8.15. 발전기의 개략도, 폐곡선 코일이 자기장에 대해 회전할 때 코일에 전류가 유도된다. 186

그림 8.16. 대전 입자가 움직일 때 점 P에서의 전기장이 변한다. 위쪽 파란색 화살표는 입자의 세 가지 다른 위치에 대한 전기장의 크기와 방향을 나타낸다... 188

그림 8.17. 변압기의 개략도, 입력 코일이 만든 교류 자기장이 출력 코일에 교류 전류를 유도한다. 이 그림의 겨우 출력 전압이 입력 전압보다 높다 189

그림 8.18. 마이크의 개략도, 음파가 자석에 대해 진동판과 코일을 떨리게 한다. 이 떨림으로 인해 코일에 교류가 유도된다. 191

그림 8.19. 스피커의 개략도, 음성 코일의 교류가 원뿔을 앞뒤로 이동하게 하여 소리가 만들어진다 191

그림 8.20. (a) 테이프 헤드의 개략도, (b)와 (c) 녹음하는 동안, 코일의 교류가 테이프에 교류 자기장을 유도한다. 191

그림 8.21. 재생하는 동안 테이프의 교류 자기장이 테이프 헤드의 코일에 교류를 유도한다 191

그림 8.22. CD에서의 디지털 음 재생, (a) 녹음을 위해 매초 44,100번 타평의 전압을 측정한다. 결과로 얻은 숫자들을 나중에 사용하기 위해 저장한다... 192

그림 8.23. 정보가 CD와 DVD 위에 디지털 형태로 저장된다. 미시적인 홈이 0과 1을 나타내는 데 사용된다. 소형 레이저로부터 나오는 빔을 사용해 회전... 192

그림 8.24. 전자기파의 일부를 그린 그림. 전자기장은 항상 자기장에 수직하다. 전체 패턴이 광속으로 오른쪽으로 진행한다. 193

그림 8.25/그림 8.26. (a) 알짜 전하가 표면에 몰려 있다는 것을 보여주는 물분자의 개략도 (b,c) 마이크로파의 진동 전기장이 분자를 앞뒤로 비틀어 분자에 에너지를 전달한다 196

그림 8.26/그림 8.27. X-선관의 개략도. 고전압에 의해 전자가 매우 고속으로 가속된다. 이전자들이 금속 표적과 충돌하면서 X-선이 발생한다 196

그림 8.27/그림 8.29. 전형적인 흑체 복사 곡선. 이 곡선은 전자기 스펙트럼의 각 파장에 따라 방출되는 에너지량을 나타낸다. 197

그림 8.28/그림 8.30. 태양과 백열등의 흑체 복사 곡선 197

그림 8.29/그림 8.31. 2006년 10월 5일 위성 측정에 기초해 만든 남반구 위에 생긴 오존층 구멍의 색깔 영상. 파란색으로 표시된 오존이 현저하게 감소된 영역이 남극보다... 198

그림 8.30/그림 8.32. (a) 주기 대기의 온실 효과를 보이고 있다. 공기 중에서 증가한 이산화탄소 양이 대기의 온도를 올리고 있다. (b) 하와이 섬 마우나로아 정상에 있는... 198

그림 8.31/그림 8.33. (a) 낮은 주파수의 라디오파가 이온층에 의해 다시 지구 표면 쪽으로 반사된다. 이로 인해 수백 km 떨어진 곳에서도 AM 라디오 방송을 들을 수 있다... 199

그림 8.32/그림 8.34. (왼쪽) 스페이스셔틀 디스커버리에서 허블 우주 망원경을 배치하고 있다. (오른쪽) 허블 우주 망원경이 찍은 고양이 눈 성운의 영상. 죽어가는 별로... 199

그림 9.1. 전구로부터 나오는 빛을 (a) 파면과 (b) 광선으로 표시한다 207

그림 9.2. (a) 파면과 광선을 사용한 거울반사. (b) 다른 입사각의 단일 광선의 거울반사 207

그림 9.3. 거친 표면에서 빛의 난반사 208

그림 9.4. 빨간색 표면은 흰색 빛에 포함된 색들 중에서 파란색, 초록색을 포함한 다른 색들보다 빨간색을 훨씬더 효율적으로 반사한다 208

그림 9.5. 빛의 회절. (a) 스크린에 보이듯이. 좁은 실틈을 통과한 빛은 확산된다. (b) 폭이 0.008cm인 실틈을 틍과한 후 스크린에 투사된 레이저 빛의 사진... 208

그림 9.6. 이중실틈간섭. (a) 빛이 두 좁은 실틈을 통과하면 스크린에 간섭무늬가 나타난다. 밝은 영역에서는 두 실틈으로부터 나온 빛의 위상이 일치한다... 209

그림 9.7. 기름의 박막에 입사되는 빛의 간섭. 박막의 윗면에서 반사되는 빛은 표면을 통과하여 기름 박막의 아랫면에서 반사된 빛과 만나 간섭을... 211

그림 9.8. 밧줄 위에서 수평 편광된 파(왼쪽)와 수직 편광된 파(오른쪽) 211

그림 9.9. 투과축이 수직 방향인 폴라로이드 필터와 다른 방향으로 편광된 빛이 만난다. 실제로 폴라로이드 필터의 선은 보이지 않지만 필터의 투과축 방향을 나타내기 위해 그려졌다 212

그림 9.10. 편광되지 않은 빛이 폴라로이드 필터에 의해 수직 편광된다. 별 모양의 화살표 다발은 각기 다른 방향으로 편광된 빛이 모두 조합된 것을 나타낸다... 212

그림 9.11. 교차된 폴라로이드. (a) 첫 번째 폴라로이드 필터를 투과한 빛은 수직 편광된다. 투과 축이 수평인 두 번째 폴라로이드는 빛을 차단시킨다... 212

그림 9.12. 액정 디스플레이의 일부 영역을 확대한 사진. (a) 액정은 빛의 편광 방향을 바꿔서 빛이 교차된 폴라로이드 필터를 왕복하여 통과할 수 있도록 한다... 212

그림 9.13. 평면거울에 형성된 상. 관찰자의 눈에 도달한 빛은 거울 반대편에 보이도록 형성한다. (아래쪽) 광선의 법선은 반사법칙이 적용되었다는 것을... 213

그림 9.14. 전형적인 반사 카메라 구조. 렌즈를 통해 들어오는 빛은 거울과 만나서 프리즘을 지나 사진사의 눈에 도달한다. 셔터를 누르면 필름에 빛이 들어올 수 있도록... 213

그림 9.15. 빛이 반도금 거울에 닿으면, 일부는 반사되고 일부는 투과한다. 213

그림 9.16. (a) 오목거울에서 반사된 평행광선은 초점이라고 불리는 한 점에 모인다(위쪽의 광선에 그려진 법선은 반사법칙이 성립한다는 것을 보여준다) (b) 오목거울에... 213

그림 9.17. 볼록거울의 시야각은 평면거울보다 씬 더 넓다. 214

그림 9.18. 이 그림은 대형 천체망원경의 기본 구조이다. 오목한 큰주경과 볼록한 작은 부경의 조합은 입사광선을 초점 F에 모은다 214

그림 9.19. (a) 먼 별에서 오는 입사광선이 구면거울에서 반사하면 모두같은점으로 모이지 않는다. 거울의 대칭축에서 먼 광선들은 축에 가까운 광선들 보다 거울에... 215

그림 9.20. 보다 광학장치를 설치하기 전에 허블 우주 망원경으로 촬영한 M100 은하의 중심부 영상 216

그림 9.21. (a) 적응광학(AO)시스템. 왜곡된 파면 ∑1을 분석하여 변형 가능한 "고무" 거울을 사용하여 보정한다.보정된 파면 ∑2는 과학 장비와 파면 감지기로 전송되어 변형... 216

그림 9.22. (a) 유리로 진입할 때 빛의 부분적인 반사와 굴절. (b) 법선과 입사각과 굴절각. 광선이 법선 쪽으로 구부러짐에 주목하라 217

그림 9.23. 유리에서 공기 중으로 진행하는 경우의 빛의 굴절. 굴절된 광선의 경로는 그림 9.22에서 나타난 경로와 반대이다 217

그림 9.24. 물속에 있는 연필은 관찰자에게 더 가깝고 크게 보인다 218

그림 9.25. 물속에 있는 물체의 일부가 왜 관찰자에게 확대되어 보이는지를 보여주는 광선 도표. 상이 관찰자에게 가까워서 물체가 크게 보인다 218

그림 9.26. 유리 속으로 들어갈 때 굴절되는 빛의 파면. 빛은 유리 속에서 더 느리게 진행하기 때문에 진행방향에 변화가 발생한다 218

그림 9.27. 빛이 공기와 유리의 경계면을 통해 지나갈 때 광선과 법선 사이의 각도를 보여주는 그래프. 공기에서 유리속으로 들어가는 광선에 대한 입사각은 "공기에서의 각도" 이다... 219

그림 9.28. 광선이 유리불록율 통과하여 지나가는 경우 두 번 굴절된다. 유리의 두 표면이 평행하다면 마지막경로는 처음의경로에 평행하게 된다(광선이 처음 유리로 들어가는...) 219

그림 9.29. 유리 속에서 진행하는빛이 다른 입사각으로 유리와 공기의 경계면에 도달한다. (e)에서 입사각은 굴절각율 90˚로만드는 임계각이다. 전반사는 입사각이 임계각보다... 219

그림 9.30. 수영장 수면의조명 최대화 220

그림 9.31. 광섬유 내부의 다중 내부반사 220

그림 9.32. 빛의 수렴율 나타내는 블록한구면에서의 굴절. F는 광선이 표면율 통과한 후 모이는 지점인 초점이다 221

그림 9.33. 평행한 광선의 발산율 보여주는 오목한 구면에서의 굴절. F1은 초점,즉 표면을 통과한 광선이 나와서 퍼지는 것처럼 보이는 점이다 221

그림 9.34. 초점에 평행 광선을 모으는 볼록렌즈.곡률이 큰 렌즈는 초점거리가 짧다 221

그림 9.35. 오목렌즈를 통과한 후발산되는 평행광선. 광선이 렌즈 왼쪽에 있는 초점에서 방출되는 것처럼 보인다 221

그림 9.36. 여러 종류의 렌즈의 예. (a)양면 볼록(왼쪽), 양면오목(오른쪽); (b)평불록(왼쪽), 평 오목(오른쪽); (c)반 볼록(왼쪽),반 오목(오른쪽) 221

그림 9.37. 물체와 상의 위치,초점 F와 F1을 보여주는 단일 렌즈 배열. 여기서 s와 p는 렌즈 반대쪽에 있으며 양수로 간주한다. 화살표 꼭대기에서 나오는 세 주광선이 보인다 222

그림 9.38. 카메라 상의 형성. 물체의 위와 아래에서 나오는 중앙의 주광선이 보인다 222

그림 9.39. 물체가 초점과 렌즈 사이에 있을 경우의 상의 형성. 렌즈를 통해 물체를 보면 화살표의 허상이 보인다. (주광선 두 개만 표시했다.) 223

그림 9.40. 오목렌즈의 상의 형성. 허상이므로 렌즈를 통해서 보아야 한다. (마찬가지로 주광선 두 개만 표시했다.) 223

그림 9.41. (a) 볼록렌즈와 (b) 오목렌즈로 본 악보. 그림 9.39와 9.40에서 광선 도표로 표시한 상과 비교하라. 두 경우 모두 정립 허상이지만 음표를 실제크기와 비교하면... 224

그림 9.42. 간단한 망원경. 먼 물체의 꼭대기와 밑에서 오는 세 번째 주광선만 나타냈다. 점선은 허상이 물체에서 오는 입사광선보다 큰 각을 이룬다는 것을. 즉 확대된 상이라는 것을... 225

그림 9.43. 평행광선으로 조명한 볼록렌즈의 구면수차. 광선 1과 광선 1'은 F11에서, 광선2와 광선2'는 F22에서, 광선 3과 광선 3'은 F33에서 초점이 맞는다 225

그림 9.44. 단일 렌즈에서 두색의 초점의 위치를 보여주는 도표. 파란색 빛의 초점은 빨간색 빛보다 렌즈에 가깝다. 스크린을 P점에 놓으면 상의 테두리가 빨간색ㆍ주황색을 띠고... 225

그림 9.45. 프라운호퍼 결합 무채색 이중렌즈 226

그림 9.46. 인간의 눈. 빛이 조리개의 개구인 동공을 통해 들어가서, 망막에 상을 형성한다. 각막과 렌즈는 마치 하나의 볼록렌즈처럼 역할을 한다 226

그림 9.47. 눈은 렌즈의 두께(이에 따른 초점거리)를 변화시켜서 먼 거리나 가까운 거리에 있는 모든 물체의 상을 망막에 형성할 수 있다 227

그림 9.48. (a) 근시안은 먼 물체에서 오는 빛이 너무 빨리 모이게 한다. (b) 오목렌즈로 그 문제를 바로 잡는다 227

그림 9.49. (a) 원시안은 가까운 물체에서 오는 빛을 충분히 모으지 못한다. (b) 볼록렌즈로 그 문제를 바로 잡는다 227

그림 9.50. 공기ㆍ유리 경계면에서의 분산에 의해 파란색과 빨간색 광선이 분리된다. 파란색 광선이 빨간색 광선보다 굴절각이 작다 228

그림 9.51. 흰색 빛이 등변 프리즘을 지나면서 분산되어 스펙트럼을 만든다. 파장에 따라 속도가 조금씩 달라서 색이 꺾이는 정도가 다르다 228

그림 9.52. 물방울을 통과하는 빛의 경로. 7번 빛이 데카르트 광선이다 229

그림 9.53. 데카르트의 설명에 의하면 무지개는 대일점에 중심을 두고 각반지름의 원이 될 것으로 예측된다 230

그림 9.54. 공 모양의 빗방울에 의한 태양관선의 분산 230

그림 9.55. 빛방울 내부에서 두 번 반사하여 만들어지는 이차 무지개 그림. 빛의 경로는 노란색 빛에 해당한다. 빛은 대일점 방향에서 51˚ 각도로 나온다. 빨간색 빛은 조금 작은... 230

그림 9.56. (a) 두 얼음 결정: 왼쪽 그림은 기둥이나 연필 형태의 결정: 오른쪽 그림은 판 형태의 결정. (b) 연필 형태의 결정을 통과하는 빛의 등각(60˚) 프리즘을 통과하는 것처럼 굴절된다 231

그림 9.57. 22˚ 해무리가 어떻게 만들어지는가 보여주는 그림으로 이 현상을 일으키는 얼음 결정은 실제보다 크게 그려졌다. 얼음 결정에서 22˚로 굴절 되어 해무리를 만드는... 231

그림 9.58. 얼음 결정이 태양광선을 분산시켜 해무리의 안쪽을 붉게 만든다. 파란색 빛보다 더 큰 각도로 꺽이므로 B'B 방향에서 온 것으로 보이는 파란색 빛이 A'A 방향에서 온 것으로 보이는... 232

그림 9.59. (a) 해지기 직후의 구름 사진. (b) 해질 무렵 구름을 만난 태양관선의 파란색 산란에 의해 대부분 제거되었다 232

그림 10.1. 두 개의 다른 온도에서 흑체에 의해 방출되는 전자기파에 대한 파장별 세기 그래프 239

그림 10.2. (a) "양지화된" 고양이. 위치 에너지는 각 계단마다 하나의 특정한 값으로 제한된다. (b) 고양이는 경사로의 어디에나 있을 수 있으므로 위치 에너지는 양자화되지 않는다 239

그림 10.3. 광전효과. 빛이 금속 표면을 때려 전자가 튀어나오게 한다 240

그림 10.4. 전자기 스펙트럼 상의 광자 에너지. 가시광선의 광자는 1.7.에서 3.1.eV(빨간색에서 보라색 빛까지)이다 241

그림 10.5. 빛 검출기 구조. (a) 튜브 안에 전하 운반체가 없기 때문에 회로에 전류가 흐르지 않는다. (b) 빛이 금속으로부터 전자를 방출시켜 전류가 흐른다. 전류의 세기는 빛의 밝기로 알 수 있다 241

그림 10.6. 복사 과정의 주요 단계 242

그림 10.7. 몇 개의 불연속적인 색(세 가지)으로 구성된 뜨거운 기체의 스펙트럼 242

그림 10.8. 특정 원소들의 방출 스펙트럼 242

그림 10.9. 보어의 수소 원자모형. 전자는 오직 특정 궤도들에만 존재한다. 이들 중 네 개의 궤도를 표시했다. 그림의 척도는 실제와 다르다. 실제로 네번째 궤도의 크기는 실제와 다르다. 실제로 네번째... 243

그림 10.10. (a) 궤도 2와 (b) 궤도 3에 전자가 있는 수소 원자. 전자가 궤도 3에 있을 때 더 높은 에너지를 갖는다 243

그림 10.11. 광자 방출. 전자는 궤도 6에서 궤도 2로 전이하면서 광자를 방출한다. 광자의 에너지는 전자가 잃은 에너지와 같다 244

그림 10.12. 광자 흡수. 전자가 광자를 흡수하여 궤도 1에서 궤도 5로 전이한다 244

그림 10.13. 기체의 흡수 스펙트럼. 기체가 통과하는 빛의 광자를 흡수하므로 스펙트럼에서 특정 진동수의 색이 희미하다 244

그림 10.14. 이 무늬들은 알루미늄 금속에 (a) X- 선이나 (b) 전자 빔을 쏠 때 생긴다. 전자가 파동과 같이 행동하면서 알루미늄 원자와 상호 작용하기 때문에 두 무늬의 형태가 같다 245

그림 10.15. 전자와 같은 입자가 좁은 실틈을 지나면서 간섭을 일으킨다. 전자는 파동의 특성을 보인다(그림 9.6과 비교하라) 245

그림 10.16. 전자현미경으로 관찰한 해조 세포의 합성 컬러 이미지 245

그림 10.17. 주사형 터널 현미경(STM)의 단순 그림. 전자의 파동 특성으로 표면에서 바늘까지의 간격을 건널 수 있다 246

그림 10.18. 주사형 터널링 현미경(STM)의 DNA 합성 컬러 사진. 가공되지 않은 이중가닥 DNA를 식염수에 용해하여 흑연 위에 침전시킨 다음 공기 중에서 STM으로 이미지를 형성했다 뾰족한 바늘로... 246

그림 10.19. 핵 주위를 도는 전자의 단순화된 파동 그림. (a)의 궤도는 파동이 보강간섭을 하지 않으므로 허용되지 않는다. 반면에 (b)의 궤도에는 다섯 개의 파장이 들어가므로 궤도 5에 해당한다 246

그림 10.20. 네 개의 원자궤도의 "전자구름"을 컴퓨터로 만든 이미지. (a) n=1(바닥상태) 확률 밀도. (b)~(d) n=2에 대한 네 개의 확률 분포 중 세개(첫번째 들뜬 상태; 338쪽에 있는 파울리의 배타율... 247

그림 10.21. 수소의 에너지 도표, 각 준위는 허용된 전자 궤도 중 하나에 해당 한다. 248

그림 10.22. 준위 n=2에서 n=1로의 수소의 전자 전이. 전이와 함께 에너지가 10.2cV인 광자가 방출된다 248

그림 10.23. 여러 가능한 에너지 준위 전이를 보여주는 수소 에너지 준위 도표, 각 화살표의 숫자는 방출되는 광자의(나노미터 단위) 파장이다 249

그림 10.24. n=4인 상태의 수소 원자가 바닥상태로 가는 두 가지 방법. 왼쪽 화살표는 바닥상태로 곧장 전이하여 한 개의 광자가 방출되는 것을 나타낸다. 오른쪽의 두개의 화살은 n=2인 준위로의 전이에... 249

그림 10.25. 35,000 eV의 에너지를 가지는 전자가 텅스턴(W)과 몰리브덴(Mo)원소 표적에 충돌하여 생성된 X-선 스펙트럼. 제동 복사 과정에 의해 생성되는 텅스텐의 스펙트럼은 넓은 파장 범위를 가지는 연속 스펙트럼이다... 251

그림 10.26. 모즐리의 도표는 두 개의 특성 X-선의 최고점의 진동수의 제곱근과 방출하는 원소의 원자번호(Z)의 관계를 보여준다 252

그림 10.27. 유도 방출. (a) 광자 흡수는 전자를 들뜬상태에 있게 한다. (b) 동일한 에너지를 가지는 광자는 들뜬 원자가 가장 낮은 준위로 돌아가도록 유도하여 동일한 광자를 방출한다 252

그림 10.28. (a) 보통의 전구와 같이 결맞지 않는 광원에 있는 들뜬 원자는 개별적으로 광자를 방출한다. 방출된 빛의 진행 방향과 상대적 위상은 무질서하다. (b) 레이저에 있는 들뜬 원자들은 결맞는... 253

그림 10.29. 루비 레이저의 개념도. 고강도 섬광전구에 의해 펌핑하는 빛이 나온다. 유도하는 광자들은 양끝의 평행 거울 사이에 앞뒤로 반사되어 강한 빛이 된다. 레이저는 오른쪽 끝에 있는 빛을 부분적으로 투과시키는... 253

그림 10.30. 루비 레이저에 이용되는 에너지 준위 전이. 크롬 원자가 초록색 펌핑 복사에 의해 들뜨게 된다. 그리고 준안정 상태로 전이된다. 준안정 준위로부터 유도된 방출로 빨간색 레이저 빛이 생성된다 254

그림 10.31. 홀로그램 생성의 한 예. 거울과 물체에서 각각 반사되는 빔들이 필름에 겹쳐서 간섭 패턴을 만든다 255

그림 11.1. 헬륨 원자의 가능한 서로 다른 핵. 모든 핵은 양성자 두 개를 가지고 있으나, 중성자 수는 변할 수 있다. 핵 주위의 궤도에 있는 전자는 보인지 않았다. 그림에 보이는 크기로 궤도를 그리면 그 반경이... 263

그림 11.2. 안정한 동위원소 내에 양성자 수와 중성자 수를 보여주는 그림으로서, 조그마한 각각의 사각형은 안정한 동위원소를 나타낸다. 초록색 선은 같은 수의 양성자와 중성자를 가지는 핵의 경우에... 264

그림 11.3. 세 가지 종류의 핵 방사능은 자기장에 대하여 서로 다른 반응을 보이는데, 알파선과 베타선은 전하를 띤 대전 입자이기 때문에 자기장을 지나면서 휘어지게 되고 감마선은 그대로 통과한다 265

그림 11.4. (위) 가이거 계수기의 간단한 그림. 핵방사능이 실린더 내에 있는 가스를 이온화시킨다. 이 과정에서 나온 자유 전자는 전선으로 가속되어 흡수됨으로 전류 펄스를 만든다. (아래) 납용기(회색)에... 266

그림 11.5. 알파붕괴한는 플루토늄-242의 핵 266

그림 11.6. 베타붕괴하는 탄소-14의 핵 267

그림 11.7. 감맙붕괴하는 스트론튬-87의 핵. 부모핵을 나타내는 표시 위에 있는 별표(＊)는 그 핵이 여기 상태라는 것을 의미한다 267

그림 11.8. 알바, 베타. 감마 방사능은 물질에 침투하는 능력에서 큰 차이를 알파선이 가장 침투력이 약하고, 감마선이 가장 크다 268

그림 11.9. 연기감지기의 간단한 도면. (a) 방사능이 공기를 이온화시키기 때문에 두판 사이에 전류가 흐른다. (b) 이온이 연기입자에 이끌려 흡착된다. 이로인하여 전류가 감소되고 전류가 감소되면 경고음이 울리게 된다 268

그림 11.10. (a) 반감기가 5분인 방사능 동위원소에 대하여 시간의 함수로서 남은 핵의 수를 나타내는 그래프. (N0는 핵의 초기 개수이다.) (b) 같은 동위원소에 대하여 시간의 함수로서 상대적인 계수율을... 270

그림 11.11. 질소-14로부터 탄소-14의 생성. 이 과정은 대기권 상층부에서 자연적으로 일어난다 270

그림 11.12. (a) 나무가 죽은 직후롭주터 탄소-14는 감소하기 시작한다. (b) 5700년(탄소-14의 반감기)이 지난 후 반만 남아 있게 된다. (c) 11,400년 후에는 1/4만 남아있다 271

그림 11.13. 중성자 활성 분석법에서는 샘플에 중성자를 쏘여주어서 방사능 동위원소로 만들고, 이 동위원소에서 방출되는 방사능을 분석하여 그 원소가 무엇인지를 알아낸다 272

그림 11.14. 질향수의 함수로서 핵자당 결합 에너지. 결합 에너지가 높을수록 그 책은 단단하게 결합되어 있다 273

그림 11.15. 핵 내에 결합된 양성자와 중성자는 따로 분리되어 있는 양성자와 중성자의 질량보다 작다. 그 둘이 결합하면, 질량 일부가 (결합) 에너지로 변환된다-핵의 결합에너지. (전자는 보이지 않음.) 273

그림 11.16. 핵분열하는 우라늄 핵의 개략적인 그림. 이 예에서는 세 개의 자유 중성자 274

그림 11.17. 순수 우라늄-235의 핵분열 연쇄반응. 핵 모두가 핵분열 가능하기 때문에 한 핵분열에서 나온 각 중성자는 이웃하는 핵과 충돌하여 또 다른 핵분열을 하도록 유도한다. 이와 같이 것이... 275

그림 11.18. 총신원자폭탄. 우라늄 두 덩어리가 강압적으로 임계질량에 이르도록 한다 275

그림 11.19. 파열 원자폭탄. 플루토늄이 폭발물의 힘에 의해 내파할 때까지 임계 이하로 유지되지만 내파에 의하여 임계질량에 다다른다 275

그림 11.20. 강화 우라늅의 통제된 핵분열 연쇄반응. 핵의 일부분만 핵분열이 가능하므로 중성자 모두가 핵융합을 유도하는 것은 아니다. 즉, 중성자 일부는 핵분열하지 않는 우라늄-238에 흡수된다 276

그림 11.21. 핵원자로 중심의 간략한 도면. 중성자를 흡수하는 조절봉이 연쇄반응을 조절하기 위하여 연료봉 사이에 삽입될 수 있다. 조절봉은 핵분열을 일으킨 연료봉에서 방출된 핵분열을 일으킨... 276

그림 11.23. 두 핵의 고속 충돌에서 두 핵은 서로의 척력을 극복하고 융합이 일어난다. 극히 높은 온도에서 핵은 열운동 때문에 그러한 높은 속도를 가진다.(즉, 핵의 속도는 T에 비례한다.) 이것이 열적... 277

그림 11.24. 유명한 덴마크 천문학자 티코 브리해에 의하여 자세히 관측되어 보고된 1572년 11월에 일어난 티코 초신성의 잔해. 팽창하는 가스와 먼지로 이루진 이 풍선은 7500광년 떨어진... 278

그림 11.25. 토카막 융합장비의 도면. 수소 핵을 포함하는 플라즈마가 여러 전자석에 의하여 만들어진 자기장에 의하여 갇혀 있다. [Scientific America 249, 4호(Octovber 1983):63에서 인용.] 278

그림 11.26. National Ignition Facility의 건설 중인 반경 10m의 표적 챔버(푸른색). 192개의 강력한 레이저 빔이 챔버의 중심에 있는 연료 캢귤에 조준 될 것이다 279

그림 12.1. 20km/h로 움직이고 있는 당신을 향해 친구가 50km/h로 공을 던진다면, 당신에게는 공이 30km/h로 날아오는 것으로 보인다 286

그림 12.2. 200,000km/s의 속력으로 광원으로부터 멀어지고 있지만 빛은 300,000km/s의 속력으로 당신에게 다가온다. (그림은 축적대로 그리지 않았다.) 286

그림 12.3. (a) 지상의 실험실에 정지해 있는 "빛 시계". (b) 지상의 관측자가 보았을 때 속력 v로 일정하게 움직이는 우주선에 탑재된 빛 시계 287

그림 12.4. 관측자에 대해 상대적으로 움직이는 시계의 속력 v에 대한 똑딱거림 사이의 시간 간격(△t1) 그래프. 속력이 0.5c까지 오라락도 △t1은 관측자에 대해 정지해 있을 때 똑딱거림 사이의 시간... 287

그림 12.5. (a) 중성자의 베타 붕괴에 대한 현대적인 표현. 중서자는 W- 입자를 방출한 후 양성자로 변하며. W-는 뒤이어 전자(e-)와 반중성미자(Ve)로 붕괴된다. (b) 입자물리학에서 두 전자 사이의... 290

그림 12.6. 쌍소멸. 입자와 반입자가 충돌하여 서로를 소멸시키고 광자(감마선)를 생성한다. 각각의 반응이 일어나기 위해서는 감마선의 전체 에너지가 최소한 양성자와 반양성자의 질량-에너지와 같아야 한다 291

그림 12.7. 호킹에 의해 설명된. 소립자에서 유사한 대칭성을 나타내는 물체의 실례. (a) 점(스핀= 0); (b) 에이스 클로버(스핀= 1); (c) 잭 하트(스핀= 2) 291

그림 12.8. 회전하는 구슬에 대한 (a) 스핀업과 (b) 스핀다운 배열 292

그림 12.9. 1964년에 국립 브룩헤이븐 연구소에서 찍은 Ω에 대한 첫 번째 사진. Ω의 경로는 그림의 왼쪽 아래에 화살표로 표시되었다 298

그림 12.10. 그림 12.9에 나타난 몇몇 입자 궤적의 개략적 재구성도. 실선은 하전 입자의 궤적을 나타내며, 점선은 중성 입자의 궤적(원래 사진에는 보이지 않음)을 나타낸다. Ω의 형성과 붕괴는 다음의 반응들을 포함한다 298

그림 12.11. 이 궤적은 1989년과 2000년 사이에 CERN에서 가동된 LEP(Large Electron-Positron, 거대 전자-양전자) 충돌 장치에서 DELPHI 탐지기에 수집된 실제 자료의 한 예이다. 여기에서... 300

그림 12.12. 중성자와 양성자의 쿼크 내용을 강조한 중성자 베타 붕괴에 대한 다른표현. 약한 상호 작용은 d 쿼크를 u 쿼크로 변환시킴으로써 중성자(udd)를 양성자(udu)로 바꾼다. 반응에 대한 이 표현 방식을... 301

그림 12.13. 각각의 쿼크(와 반쿼크)는 세 개의 색(또는 반색)으로 나타난다 301

그림 12.14. 이 이미지는 CERN의 ALEPH 탐지기에서 전자-양전자 충돌에 대한 전광판이다. 이 전광판은 여러 가지 탐지기 구성 요소(파란색과 빨간색)로 둘러싸인 중앙에 빔 관(파란색)을 갖는 탐지기의... 302

그림 12.15. 꼭대기-반꼭대기 생성에 대한 후보 사건. 각각의 꼭대기 쿼크는 pp 1차 충돌지점에서 W보존과 바닥 쿼크로 붕괴한다. W+는 양전자 e+와 눈에 보이지 않는 중성미자(Ve)로 붕괴하고, W-는 하나의... 302

그림 12.16. 소립자에 대한 표준 모형 303

그림 12.17. (a) 룰렛 회전판 위의 높은 에너지 상태. 판이 빠르게 회전할 때 계의 유일한 상태는 공이홈을 따라 회전하는 상태이다 304

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