수학 과학 원리

빛은 전자기파로 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하면서 앞으로 진행하는 파동을 뜻한다.

빛은 사람이 볼 수 있는 가시광선과 가시광선보다 파장이 긴 적외선, 초단파, 라디오파가 있고 가시광선보다 파장이 짧은 X선, 감마선, 우주선으로 이루어져 있다.

빛은 입자성과 파동성을 가지는데 그 중 빛의 파동성을 나타내는 이름이 전자기파 라고 하고 입자성을 나타내는 이름은 광자라고 한다.

전자기파의 종류

감마선(Gamma ray) : 0.1이하의 극히 짧은 파장, 고에너지 전자기파로 알파선, 베타선, X선과 같이 방사선으로 분류된다. 사람에게는 엄청 치명적인 영향을 미친다.

X선(X-ray) : 10~0.01nm 파장을 가지고 1895년 뢴트겐이 발견한 방사선으로 의학용으로 사용된다.

자외선(Ultra violet ray) : 397~10nm 파장을 가지고 지상으로부터 약 13~50km 사이의 성층권에 있는 오존층은 태양광선 중 자외선을 차단하여 지구의 생명체를 보호한다. 오존층이 파괴되어 자외선을 차단하지 못하면 지구상의 생명체에 큰 피해를 준다.

적외선(Infra Red ray) : 적외선은 강한 열작용을 가지고 있어서 열선이라고 한다. 의료용 적외선 치료기로 사용되기도 하고, 소독이나 멸균용을 사용되기도 한다.

-리모콘의 원리는 리모콘 버튼을 누르면 적외선 신호가 TV수신부로 가 작동하게 되는 것이다. 리모콘의 버튼을 누르면 전자회로칩이 적외선 빔을 방출하게 되고 TV의 수신부에 포토다이오드라는 빛에 민감한 반도체 소자가 적외선 빔을 받아 작동하게 됩니다.

초단파(microwave) : 일반적으로 파장이 짧아서 직진성이나 반사, 굴절, 간섭 등의 성질이 빛과 비슷하다. 살균력이 강하며 식물이나 물에 잘 흡수되어 열을 발생하는데, 이 성질을 이용해서 만든 조리기구가 전자레인지이다.

라디오파(Radio wave) : 1m 이상의 긴 파장으로 주로 라디오와 TV 방송 등에 쓰인다. 일반적으로 고체, 진공, 대기를 모두 통과할 수 있기 때문에 통신에 유용하게 쓰인다.

LED

전기 에너지를 빛 에너지로 변화 시켜주는 광반도체 인데, 발광 다이오드는 반도체를 이용한 PN 접합이라고 불리는 구조로 만들어져 있다. 발광은 PN 접합에서 전자가 가지는 에너지가 직접 빛 에너지로 변환되기 때문에 거시적으로 열이나 운동에너지를 필요로 하지 않는다. 전극으로부터 반도체에 주입된 전자와 양공은 다른 에너지띠 (전도띠나 원자가띠)를 흘러 PN 접합부 부근에서 띠틈을 넘어 재결합한다. 재결합할 때 거의 띠틈에 상당한 에너지가 광자, 즉 빛으로 방출된다.

-pn접합의 N층의 전자가 P층의 정공으로 이동해서 결합하면서 빛 에너지형태로 발사하는 원리입니다.

p-n 접합에 그 기초를 두고 있으며 작동원리는 전자와 양공이 만나면 가지고 있던 에너지 차이, 즉 에너지 밴드 갭에 해당하는 파장의 빛을 내는 구조이다.