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출처: 양무리마을 원문보기 글쓴이: grace
하나님께서 창조하신 빛의 세계
우리가 막연하게 생각할 때는 하나님께서 빛을 창조하셨다는 말이 별로 실감이 나지 않는다. 그러나 빛에 대하여 어느 정도 상식을 가지고 생각을 해 본다면 하나님께서 빛을 창조하셨다는 말씀이 큰 비중을 차지하는 말씀임을 통감하게 된다. 빛이란 아직도 연구가 계속되고 있는 신비의 분야라 할 수 있다. 일반적으로 우리가 아는 빛은 가시광선을 말한다. 그러나 과학이 발달하면서 빛의 세계가 그렇게 간단하지 않다는 사실을 차츰 이해하게 되었다.
우리가 눈으로 보는 가시광선 외에도 수많은 빛들이 존재하고 있어서 빛에 대한 연구는 아직도 진행중이다. 자외선, 적외선, X 선, 감마선, 우주선, 알파선, 베타선, 델타선, 미트겐선, 베크렐선, 양극선, 음극선, 입자선, 지구대기선, 형광 X선, 등 하나님께서 빛의 세계를 어떻게 창조하셨는지 생각할수록 찬탄을 금할 수가 없다.
우리가 땅에서 나는 것을 먹고살지만 엄밀하게 말하자면 빛을 먹고사는 것이다. 모든 식물과 동물이 사실은 빛의 작용으로 성장하고 번식되기 때문이다. 천지 창조에 대한 말씀을 기록할 때 단지 가시광선만을 이야기하자면 넷째 날 즉 일월성신을 만드시는 과정에서 빛이 생겨났다고 해야할텐데 하나님의 말씀은 그렇게 되어 있지 않고 첫째 날에 빛을 창조하셨다고 말씀하셨다. 빛은 히브리어로는 오르 rwOa(or) 이고 헬라어로는 포스 fw'"(pos)인데 실제로 빛의 세게는 아무도 다 헤아리지 못할 정도로 복잡하고 신비하다. 필자는 빛에 대하여 전공도 하지 않았고 전문 용어도 다 소화할 수 없을 정도로 문외한이지만 빛의 작용에 대해서는 상식적으로 생각해도 결코 단순하지 않다는 것 정도는 이해할 수 있다. 한마디로 말할 수 없지만 그래도 분명한 것은 빛이 없으면 우주는 아무 것도 아니라는 사실이다. 아무런 생명체가 존재할 수도 없고 존재한다할지도 아무도 인식을 할 수도 없다.
다시 말하자면 빛을 창조하셨다는 말씀 자체만으로도 커다란 의미를 가진다고 할 수 있다. 빛을 창조하셨다는 말씀은 넷째 날에 가서 창조하신 일월성신을 창조하신 일 보다 어쩌면 더 위대한 창조라 할 수 있다.
빛의 세계를 다 헤아릴 수 없지만 거기에는 어떤 입자가 있고 파장이 있으며 속도가 있다는 것은 사실이다. 만약 입자가 있다면 어떻게 유리를 통과할 수 있으며 무슨 입자가 공기의 저항에도 불구하고 그렇게 빠른 속도를 낼 수 있다는 말인가 ? 이제 그 빛의 세계에 대하여 흥미진진한 탐구를 계속하는 학자들이 우리 한국에서 특히 빛의 자녀들 즉 그리스도인들 중에서 나와 주었으면 하는 마음 간절하다.
그 동안 여러 학자들에 의하여 발견되고 연구된 빛의 세계를 상식적인 선에서 간단하게 요약하여 관심을 불러 일으켜 보고자 한다.
가시광선
전자기파(電磁氣波) 중에서 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지고 있는 것. 파장의 범위는 사람에 따라 다소 차이가 있으나, 대체로 380~770nm이다. 단색광인 경우 700~610nm는 빨강, 610~590nm는 주황, 590~570nm는 노랑, 570~500nm는 초록, 500~450nm는 파랑, 450~400nm는 보라로 보인다. 빨강보다 파장이 긴 빛을 적외선, 보라보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 한다. 대기를 통해서 지상에 도달하는 태양복사의 광량은 가시광선 영역이 가장 많다. 사람의 눈의 감도(感度)가 이 부분에서 가장 높은 것은 그 때문이라고 한다.
자외선
태양광의 스펙트럼을 사진으로 찍었을 때, 가시광선의 단파장보다 바깥쪽에 나타나는 눈에 보이지 않는 빛.
태양광의 스펙트럼을 사진으로 찍었을 때, 가시광선의 단파장보다 바깥쪽에 나타나는 눈에 보이지 않는 빛. 1801년 독일의 화학자 J.W.리터가 자외선이 가지는 사진작용[感光作用]에서 처음 발견하였다. 약 397~10nm에 이르는 파장으로 된 넓은 범위의 전자기파의 총칭으로서, 극단적으로 파장이 짧은 자외선은 X선과 거의 구별되지 않는다. 자외선은 화학작용이 강하므로, 적외선을 열선(熱線)이라 하는 것에 대응하여 화학선이라 하기도 한다. 또 파장에 따라 근자외선(파장 290nm 이상), 수정범위(水晶範圍)의 자외선(수정을 투과하는 290~190nm), 슈만선(190~120nm), 라이만선(120~60nm), 밀리컨선(60nm 이하) 등으로 세분하거나, 190nm 이하의 파장을 가지는 자외선을 원자외선(遠紫外線)이라고도 한다.
6,000℃를 넘는 고온체(高溫體)인 태양의 표면에서는 상당히 짧은 파장의 자외선도 방출되고 있는데, 그 중 270nm보다 짧은 파장의 자외선은 지표까지 도달하지 않고 상층 대기 중의 산소나 오존 등에 흡수된다. 또, 그 밖의 자외선도 대부분이 공기 중의 수증기 ․분진 ․매연 등에 흡수되거나 이들에 의해 산란되기 때문에 극히 적은 부분만 지상에 도달하게 된다. 자외선의 양이 저지대보다 고지대 쪽에 많고 도회지보다는 해안지역에 많은 것은 이 때문이며, 즉 지표를 둘러싸고 있는 대기는 지상의 생물을 강렬하고 유해한 자외선의 조사(照射)로부터 보호하는 역할을 하고 있다.
한편, 이러한 대기에 의한 자외선의 흡수는 대기 자체의 형성에 큰 영향을 미친다. 예를 들면 자외선의 흡수에 의해 해리 또는 이온화[電離]된 대기 중의 기체분자는 대기 상층에 이온층 ․오존층을 형성한다. 또 대기 중에 산소가 끊임없이 보급되고 있는 것도, 자외선을 흡수한 수증기가 산소로 해리하고, 가벼운 수소가 지구권 밖으로 달아나 산소만이 지표 부근에 남아 있는 결과라 생각된다.
많은 물질은 자외선에 대하여 불투명하지만 그 정도는 물질의 종류나, 자외선의 파장에 따라 여러 가지 값을 가진다. 보통의 유리는 매우 파장이 긴 자외선만을 통과시키지만(크라운유리에서는 350nm), 수정이나 형석(螢石)․암염 등은 대략 190nm까지의 비교적 단파장의 자외선을 잘 통과시키므로 이들 물질이 자외선분광기 등에 이용된다. 또 액체 속에서는 물이 자외선에 대한 투명도가 높아서 185nm까지의 자외선을 통과시키며, 250nm의 자외선에 대해서는 두께 5cm의 물에서 15%, 20cm의 물에서는 50% 정도밖에 흡수되지 않는다. 한편 사람의 피부에 대해서도 긴 파장의 자외선일수록 투과력이 강하여, 390nm보다 파장이 긴 자외선은 진피(眞皮)까지 도달하지만 300nm 이하인 단파장의 자외선은 표피 내에서 투과가 저지된다.
자외선은 화학작용 ․생리작용이 크며, 사진건판을 강하게 감광시킨다. 표백작용이 강하므로 안료 ․염료 등은 햇빛에 포함되어 있는 자외선에 의해 색이 바랜다. 또, 피부가 햇볕에 그을리게 되는 것도 자외선의 화학작용에 의한 것으로서, 파장 325~290nm의 범위에 있는 자외선은 이 작용[紅斑作用]을 뚜렷하게 나타낸다. 더욱이 자외선에는 살균작용이 있으며, 그래서 어느정도 자외선을 쪼이면 대장균, 디프테리아균, 이질균 등은 99%가 죽는다. 그런데 물은 비교적 자외선을 잘 투과시키므로, 예를 들면 우물물의 살균, 소독에는 자외선 조사가 효과가 있지만, 자외선에 불투명한 식기 ․의류 등에서는 표면살균만 된다.
화학 ․생리작용으로서는 그 밖에 구루병(비타민 D2결핍증)을 방지하는 작용이 알려져 있는데, 그것은 체내에서 에르고스테롤(프로비타민 D2)이 자외선에 의해 비타민 D2로 변하기 때문이다. 자외선은 가시광선보다도 파장이 짧으므로 형광작용 ․광전작용도 강하다. 그 중 형광작용은 형광등에 널리 이용되고 있으며, 곰팡이의 검출, 보석류의 감정, 선광(選鑛) 등에 응용된다. 또 물질의 자외선에 대한 반사율은 가시광선에 대한 반사율과는 다르므로, 물질에 자외선을 비추어 사진을 찍으면 가시광선에 의한 것과는 다른 모양이 나타난다. 이 현상은 자외선사진법으로서, 고문서(古文書)의 감정이나 범죄수사 등에 이용되고 있다. 또한 자외선의 응용으로는 자외선현미경 등이 있다. 자외선의 인공광원으로서는 보통 방전관 내에서 수은을 들뜨게 하여, 그 때 발생하는 빛의 자외선 부분을 이용하는 수은등(저압 또는 고압)이 쓰이고 있다. 일반적으로 태양등이라고 불리는 것도 수은등을 말하는 경우가 많다. 자외선 광원으로서는 그 밖에 수은아크등 ․탄소아크등 ․수소방전관 ․헬륨방전관 ․라이만방전관 등이 자외선 흡수스펙트럼 연구 등에 쓰인다. 한편 자외선의 검출측정기로서는 형광체 ․사진건판 ․광전관 ․광전지 등이 쓰인다.
이 중에서 사진건판은 자외선을 발견하는 단서가 된 것으로, 감광막의 젤라틴이 230nm 부근에서 자외선을 흡수하고, 특히 185nm 이하에서는 매우 강하게 흡수하므로, 이보다도 파장이 짧은 원자외선을 검출하는 데는 젤라틴의 양을 극단적으로 감소시킨 슈만건판을 사용해야 한다. 또 자외선의 강도를 측정하는 광전관은 대체로 320nm를 한계로 하며, 그보다도 파장이 긴 자외선에는 감지되지 않으므로, 그 이하의 파장을 가진 자외선의 측정에만 사용되고 있다.
적외선
가시광선(可視光線)보다 파장이 길며, 0.75μm에서 1mm 범위에 속하는 전자기파.
햇빛이나 백열된 물체로부터 방출되는 빛을 스펙트럼으로 분산시켜 보면 적색스펙트럼의 끝보다 더 바깥쪽에 있으므로 적외선이라 한다. 파장 0.75 ~ 3μm의 적외선을 근적외선(近赤外線), 3~25μm의 것을 단순히 적외선이라 하며, 25μm 이상의 것을 원적외선(遠赤外線)이라 한다. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징이며, 이 때문에 열선(熱線)이라고도 한다. 태양이나 발열체로부터 공간으로 전달되는 복사열은 주로 적외선에 의한 것이다. 공업용이나 의료용으로 사용하기 위한 것으로, 강한 적외선을 방출하는 적외선전구가 있다.
보통의 텅스텐백열전구로부터의 빛도 대부분 적외선이며, 가시광선은 발광에너지 총량의 2~3%에 불과하다. 텅스텐필라멘트전구는 약 3.5μm까지의 근적외선원일 뿐이며, 보다 넓은 파장영역의 적외선원으로는 가열된 흑체(黑體:0~3,300℃)와 네른스트전등이 있다. 네른스트전등은 30μm까지의 적외선을 방출하며, 실험실의 기준적외선원으로 많이 쓰인다. 또 매우 높은 단색성(單色性)과 강도를 가진 적외선레이저가 연구용 ․공업용 ․의료용의 적외선원으로 활용단계에 있다.
적외선이 강한 열 효과를 가지고 있는 것은 적외선의 주파수가 물질을 구성하고 있는 분자의 고유진동수와 거의 같은 정도의 범위에 있기 때문에, 물질에 적외선이 부딪치면 전자기적 공진현상(共振現象)을 일으켜 적외광파의 에너지가 효과적으로 물질에 흡수되는 것에 기인한다. 특히 액체나 기체상태의 물질은 각각의 물질에 특유한 파장의 적외선을 강하게 흡수하며, 이 흡수스펙트럼을 조사하여 물질의 화학적 조성 ․반응과정 ․분자구조를 정밀히 추정하는 수단으로 쓰는데, 이것을 적외선분광분석이라 한다. 또, 적외선은 파장이 길기 때문에 자외선이나 가시광선에 비하여 미립자에 의한 산란효과가 적어서 공기 중을 비교적 잘 투과한다. 이 특징을 이용한 것으로 적외선사진이 있다.
【검출】 적외선 검출에는 사진건판 ․광전지 ․광전관 및 광전도검출기 등이 쓰이나, 광전도검출기를 제외하고는 대부분 근적외선의 검출 한계를 가진다. 즉 건판과 광전관은 약 1.2μm, 광전지는 5μm 이하의 적외선만을 검출할 수 있다.
【이용】 대기 중에서의 투과성을 이용한 것으로는 항공사진측량(0.8μm)․원거리사진 ․야간촬영 ․거리측정 ․적외선감시장치 등이 있다. 적외선이 가시광선과 다른 반사율을 가지고 있다는 광학적 특성을 이용하여 화폐 ․증권 ․문서 등의 위조검사나 감정에 적외선사진을 활용한다. 또 열 효과 특성을 이용한 각종 재료 ․공산품 ․ 농수산품의 적외선 건조와 가열은 산업과 실생활에서 널리 쓰인다. 의료면에서는 소독 ․멸균과 관절 및 근육의 치료로서 근적외선이 많이 쓰이고, 10 μm의 적외선레이저빔으로서는 외과수술, 종양의 제거, 신경의 연결 등에 실용화되고 있다. 그 밖에 자동경보기, 문의 자동개폐기 등에 적외선과 검출기를 조합하여 쓰기도 한다. 또 학술적 단계에서 우라늄동위원소의 분리와 핵융합반응 실현을 위한 연구에 1.06μm, 10μm, 16μm의 적외선레이저빔이 유효하게 사용된다.
X 선
고속전자의 흐름을 물질에 충돌시켰을 때 생기는 파장이 짧은 전자기파.
뢴트겐선이라고도 한다. 보통 X선관이라고 하는 일종의 진공방전관(眞空放電管)을 써서 고전압 하에서 가속한 전자를 타깃(target)이라는 금속판에 충돌시켜 발생시킨다. 파장범위는 자외선과 膨선 사이로서, 대개 10-3~10nm 정도이다. 1895년 W.K.뢴트겐이 진공방전 연구 중 우연히 발견한 것으로, 물질에 대하여 이상한 투과력을 가진 점, 음극선(陰極線)과 달리 전기장이나 자기장을 주어도 진로를 굽히지 않는 점, 거울이나 렌즈에서도 쉽게 반사나 굴절을 일으키지 않는 점 등, 그 정체를 알 수 없는 데서 X선이라고 하였다.
X선의 물질에 대한 강한 투과력은 처음부터 주목되었던 특성의 하나로서, 생체에 대한 어떤 종류의 효과, 예컨대 탈모효과와 더불어 발견 후 재빨리 의료면 ․공업기술면에의 응용이 기대되었다.
X선은 빛과 같은 전자기파의 일종이지만, 파장이 가시광선의 수 천 분의 1, 즉 물질 내의 원자간의 거리와 거의 같은 정도의 짧은 것이므로 빛과는 다른 성질이 있고, 특히 단파장의 X선은γ 과 다른 점이 없다. 예컨대, X선을 프리즘이나 렌즈에 통하여도 굴절하지 않고, 거울이나 금속면에서도 거의 반사하지 않는다. 그 반면 빛에 비해 에너지가 크기 때문에 물질에 대한 형광작용(螢光作用)이 강하여 물질을 통과하면 그 통로에 닿는 원자 ․분자를 이온화[電離]하는 등 빛에서는 볼 수 없는 작용이 있다. 또, 이 이온화작용이 원인이 되어 X선을 조사(照射)한 생체에는 여러 가지 변화가 일어나며, 어떤 종류의 화학반응은 X선 조사에 의하여 촉진된다는 것이 알려져 있다. 물질에 대한 강한 투과력도 X선의 두드러진 특성의 하나이며, 특히 단파장인 X선일수록 뚜렷하다. 보통 물질에 대한 투과력이 강한 X선을 경질X선, 비교적 투과력이 약한 X선을 연질 X선이라 하고, 그 투과능(透過能:X선의 硬度)을 파장으로 나타내는 경우가 많다. 또, X선을 흡수하는 정도는 물질에 따라 다르며, 밀도가 높은 물질일수록 X선은 투과하기 어렵다. 이 때문에 X선을 조사한 물질의 뒤쪽에 형광판 또는 사진필름을 놓으면, 물체 내부의 밀도의 변화에 대응하는 농담의 그늘이 찍혀 물체(또는 생체)의 내부조직상태를 알 수 있다. X선 진단, 물체의 X선에 의한 비파괴검사 등은 이것을 이용한 것이다.
의료면에서의 각종 병변(病變)이나 골격이상의 진단, 염증이나 종양의 치료, 공업면에서의 재료나 제품의 비파괴검사는 X선 발견 후부터 현재까지 큰 비중을 차지하고 있는 응용분야이며, 특히 공업재료의 비파괴검사에는 i선에 가까운 극히 단파장의 X선이 사용된다. 한편 X선에 의한 물질구조의 해석법, 즉 X선 해석은 결정학이나 고체물리학에 새로운 면을 개척함과 동시에 새로운 재료를 만들어내는 기반을 제공한다.
X선은 방사선과 마찬가지로 강한 이온화능[電離能]을 가지고 있으므로, X선을 받은 생체세포에는 변화가 생겨 피폭량(被曝量)이 어느 한계를 넘으면 급격한 또는 만성적인 X선 장애를 일으키거나 유전적 기형이 유발된다. 이 때문에 X선 취급에는 조사량을 필요 최소한으로 억제하는 안전조치가 필요하다. 특히 X선에 민감한 조혈장기(造血臟器)․수정체 등의 피폭을 피하는 연구가 이루어져야 한다.
감마선
방사성 물질에서 방출되는 방사선.
빛이나 X선과 마찬가지로 전자기파이며, X선에 비해 에너지가 크고 파장이 짧다. 파장의 경계는 분명하지 않으나, 약 0.01 nm 이하의 것을 말한다. γ선의 가장 큰 특징은 투과력이 X선보다 훨씬 강하다는 것인데, 이온화작용 ․사진작용 ․형광작용은 훨씬 약하다. γ선은 원자핵이 에너지준위 사이를 전이(轉移)함으로써 방출 또는 흡수된다. 소립자의 생성이나 소멸의 과정에서도 방출 ․흡수가 일어난다. 인공적으로는 베타트론 ․싱크로트론 등 입자가속기에서 만들어지는 고에너지의 전자선(電子線)을 텅스텐 등의 중금속에 조사(照射)하여 만든다. γ선의 응용부문은 X선과 거의 같지만, X선보다 큰 투과력을 요할 경우에 유효하며, 암의 치료, 금속재료의 내부결함 탐지 등, 의학 ․공업 부문에 널리 응용된다. 또한 뫼스바우어효과의 발견에 따라 물성(자성 등) 연구에도 쓰인다.
우주선
우주에서 지구로 쏟아지는 높은 에너지를 가진 미립자와 그 방사선 및 이들이 대기의 분자와 충돌하여 2차적으로 생긴 높은 에너지의 미립자와 그 방사선의 총칭.
대기 분자와 충돌 전의 미립자와 방사선을 1차우주선, 충돌 후 발생한 높은 에너지의 미립자와 방사선을 2차우주선이라고 한다. 기체는 보통 상태에서는 거의 완전한 절연체이지만, 소수의 이온이 존재함으로써 미소한 전기를 전도한다. 이런 종류의 이온은 기체 속 또는 용기(容器)의 벽에 미량으로 존재하는 방사성물질의 이온화작용[電離作用]에 의해 끊임없이 기체 속에서 만들어지는 것으로 생각되었다.
그러나 1903년경부터 시작된 E.러더퍼드 등의 실험에 의해 기체 속의 이온이 모두 이렇게 해서 만들어진 것이 아니며, 일부는 수 cm의 납 또는 수 m의 물의 차폐도 투과하는 강력한 방사선의 이온화작용에 의하는 것임이 밝혀졌다. 이어 13년 V.F.헤스가 기구를 고도 약 8km까지 올려 이런 종류의 이온화작용이 지표면으로부터의 고도와 더불어 증가한다는 사실을 확인, 이 이온화작용의 원인이 되는 방사선을 고공선(高空線)이라 했다. 그 후 연구에 의해 이런 종류의 방사선은 지구 또는 대기에 기원하는 것이 아님이 예상되어, R.A.밀리컨은 25년 우주선이라는 이름을 처음으로 사용했다. 우주선의 본체는 비상한 투과력 때문에 처음에는 높은 에너지를 지닌 i선으로 생각되었으나, 현재 지구 대기의 정상에 쏟아지는 1차우주선의 본체는 높은 에너지를 지닌 입자선이고, 대기 중 또는 지표면에서 관측되는 우주선은 1차우주선이 대기 속의 물질과 여러 가지 상호작용을 한 결과 만들어진 복잡한 2차우주선에 의한 전체적인 효과임이 밝혀졌다.
우주선을 연구하는 목표는,
① 고(高)에너지에서의 기본과정(소립자반응)의 실례(實例)로서의 1차 및 2차우주선 입자의 상호작용: 현재 알려져 있는 소립자의 대부분은 처음에 우주선 속에서 발견되었다. 또한 우주선 속에는 현재 지상의 실험실에서 도달 가능한 에너지를 넘는 현상이 관찰되고 있다.
② 1차우주선의 기원 및 가속(加速)메커니즘: 우주물리학적으로 중요하며, 동시에 1차우주선 세기(특히 낮은 에너지를 가진 입자)의 변동은 성간(星間) 또는 태양계 내의 상태에 관한 자료를 제공해 준다.
알파선
방사성원소의 붕괴와 함께 방출되는 α입자의 흐름.
α입자는 양성자 2개와 중성자 2개가 결합한 헬륨원자핵으로, 스핀이 0이며 보스-아인슈타인통계를 따르는 안정한 입자이다. 이온화작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 많은 이온이 발생한다. 사진건판에 조사(照射)하면 비적(飛跡)으로 볼 수 있다. 투과력은 약하며, 500만 V의 α선은 1atm(기압)의 공기 속을 3cm만 통과해도 정지한다.
베타선
방사성 원자핵이 β붕괴함에 따라 방출되는 방사선.
그 실체는 고속의 전자 또는 양전자이며 최대 에너지는 105~107eV. 투과력 및 이온화(化)작용은 α선과 膨선의 중간 정도이다.
델타선
고속 하전입자(荷電粒子)의 이온화작용으로 만들어진 2차전자 중에서 운동에너지가 크고 이온화작용을 하는 것.
하전입자가 물질을 통과하면서 원자(原子)와 충돌하여 그것을 이온화시키는 일이 있다. 이러한 종류의 이온화 충돌의 작은 부분에서는 이온화할 때 원자로부터 튕겨져 나온 전자가 안개상자 사진이나 원자핵건판에서 관찰할 수 있을 정도의 비적을 만드는 데 충분한 에너지를 가지는 일이 있다. 이렇게 만들어진 2차 전자의 비적을δ선 또는δ입자라 한다. 단, 이 2차 전자가δ선으로서 관측될 가능성은 관측조건에 따라 크게 좌우된다. 운동하고 있는 하전입자가 1개의 자유전자에 줄 수 있는 최대에너지는 쉽게 구할 수 있다 하더라도, 적어도 관측조건이 2차전자에 의한 비적형성을 가능하게 하는 경우가 아니면 δ선을 볼 수 없다. 예를 들면, 안개상자 속의 α선의 비적에는 지금까지 δ선이 수반되지 않은 것으로 알려졌다. 원자핵건판 중에서 무거운 원자핵이 만드는 δ선의 개수는 그 핵의 하전 Z에 의해 상당히 민감하게 변화한다는 사실이 알려졌다. 균일한 기준 밑에서 α을 관측하기는 곤란하나, 이 사실은 원자핵건판에 의한 1차우주선 속의 무거운 원자핵 성분의 동정(同定) 및 그 하전의 결정에 이용된다.
미트겐선
성장이 왕성한 세포로부터 복사되어 다른 조직의 세포분열을 유발 ․촉진하는 효과를 가지는 방사선.
세포분열유기선(細胞分裂誘起線)이라고도 한다. 1929년에 소련의 세포학자 A.G.구르비치는 성장하고 있는 l개의 양파의 뿌리 끝을 다른 양파의 뿌리에 직각으로 접근시켜 놓으면, 전자에 면한 후자의 뿌리 측면에서도 세포분열이 왕성하게 일어난다는 것을 제시하여, 이것은 전자로부터 일종의 방사선이 나오기 때문이라고 생각하였다. 이 방사선은 파장 200~340nm(1nm = 10-9m)의 단파장의 자외선(紫外線)이며, 세균류나 균류의 증식, 근육의 수축, 효소의 작용 등에 있어서도 방사(放射)된다고 한다. 현재는 이러한 방사선의 존재는 일반적으로 부정되고 있다.
베크렐선
천연방사성 핵종에서 방출되는 방사선.
라듐 ․토륨 ․우라늄 등 천연방사능을 가진 원자는 화합 상태와는 관계 없이 이온화작용이나 사진작용, 형광작용을 가진 방사선을 방출한다. 방사선에는 ν선(헬륨원자핵)․β선(전자)․膨선(X선보다 더 파장이 짧은 전자기파)의 3종류의 성분이 있는데, 이를 발견한 A.H.베크렐의 이름을 따서 베크렐선이라 한다.
양극선
진공방전(眞空放電) 때 양극에서 음극으로 향해 흐르는 양전기를 띤 방사선.
방전관의 음극 부근에서 급격한 전위강하(電位降下)로 가속된 전자, 또는 음이온이 양극에 충돌하고, 그것에 의해 양극을 형성하는 양이온이 튀어나오는 현상인데, 관(管) 속에 잔류기체가 있으면, 이 선의 통로를 따라 기체 및 양극물질의 특유한 발광을 볼 수 있다. 1906년 E.게르케 등이 발견하여 양극선이라 명명하였으며, 그 이전인 1886년 E.골트슈타인이 음극에 작은 구멍(커낼)을 뚫어 방전시켰을 때, 이 구멍을 빠져나오는 방사선으로서 발견한 커낼선(線)도 양극선의 일종이다. 또 J.슈타르크가 1913년 발견한 자기광학효과(磁氣光學效果:슈타르크효과)도 수소의 커낼선을 광원(光源)으로 하여 이루어진 것이다. 양이온이 되는 양극선에 전기장 ․자기장을 작용시키고, 그때의 선의 흔들림으로 양극선을 구성하는 이온의 질량을 측정하는 방법을 양극선분석이라 하는데(이때 양극선은 포물선을 그리므로 포물선법이라고도 한다), J.J.톰슨은 이 방법에 의해 처음으로 네온에 대하여 2개의 동위원소(同位元素)가 존재한다는 것을 확인했다. 오늘날에도 이 방법이 동위원소의 질량스펙트럼을 얻기 위한 유력한 수단이다.
음극선
음극에서 방출되는 전자의 빠른 흐름.
진공방전을 할 때 음극에서 나오는 전자빔[電子線]을 말한다.
방전관에서 이와 같이 전자의 흐름이 방출되는 것은 관 속에 생긴 양이온이 음극으로부터 전자를 밀어내기 때문인데, 음극을 가열하여 열전자를 방출시켜 이것을 고전압으로 가속해도 음극선이 발생한다. 브라운관 등 현재 일반적으로 사용되고 있는 음극선관에는 이와 같은 열전자를 가속한 음극선을 이용하고 있다. 또 방전관의 음극선이 닿는 곳에 얇은 알루미늄판을 붙이면 이 곳을 통과한 음극선을 밖으로 끌어낼 수 있다. 이렇게 관 외로 나온 음극선을 레나르트선(1984년 P.E.A.레나르트가 발견)이라고도 한다. 음극선은 X선 등과 같이 강력한 형광작용과 사진필름을 감광시키는 작용을 하며 더욱 기체를 이온화시키는 능력이 있다. 또 이것을 금속에 조사(照射)하면 금속은 에너지를 흡수하여 가열되거나 때로는 그 곳에서 X선이 발생한다. 음극선은 X선과 같은 전자기파(電磁氣波)가 아니며 일정한 질량과 전하를 가지는 입자로 되어 있으므로 그 진로 상에 있는 물체에 기계적 힘을 미쳐 외부에서 자기장 또는 전기장을 작용시키면 그 진로를 휘게 할 수 있다. 예를 들면 방전관의 양극에 구멍을 뚫으면 구멍에서 튀어나오는 음극선 입자는 직진하고 방전관 벽에 충돌하여 형광을 내게 하나 이 때 진로에 수직으로 전기장이나 자기장을 걸어주면 음극선의 진로가 휘어져서 관벽의 형광의 위치가 이동한다. 따라서 방전관 벽에 형광물질을 발라두면 음극선에 의한 형광점의 이동으로부터 방전관에 가한 전기장과 자기장의 세기, 또는 그 변동상태를 정확히 알 수 있다. 음극선은 브라운관 ․아이코노스코프 ․매직아이 분야에 넓게 응용되며, 전자현미경 등에도 이용된다. 이것은 음극선의 본체인 전자가 질량이 작은, 즉 관성이 작은 입자이므로 전기적 ․자기적으로 제어하기 쉽기 때문이다. 이와 같은 음극선의 이용이 기술적으로 완성을 보게 된 것은 1930년대인데, 이것은 음극선 발견으로부터 따진다면 상당히 뒤늦었다 하겠으나 실용화가 되자 그 응용면이 뒤를 이어 확대되었다. 현재 그 응용기술은 전자공학에서 불가결한 기초 분야가 되어 있다.
입자선
동일한 방향으로 나아가도록 가늘게 좁힌 미립자의 흐름 다발.
전기적으로 중성인 원자․전자, 중성자, 음전하를 가진 전자, 양전하를 가진 양이온 또는 원자핵 같은 미시적 입자가 진공 속에서(중성자는 공기 속에서도 가능) 대체로 한 방향으로 나아가는 가느다란 흐름을 말한다. 입자빔 또는 입자살이라고도 한다. 공동의 진행방향은 진로 위치에 따라 바뀌어도 상관없으며, 각 입자는 내부에서 서로 거의 충돌하지 않는다. 적당한 방법으로 만든 입자의 집단에서 슬릿의 조합을 통해 한쪽의 진행방향을 가진 것만을 빼내거나, 하전입자를 전자렌즈로 접속시키는 방법 등으로 만든다. 종류로는 분자선(分子線)․원자선(原子線)․중성자선(中性子線), 전하를 가진 전자선․양극선, 각종 방사선 등이 있으며, 드브로이파(波)의 파동성이 나타나는 수가 많다. X선은 전자기파이지만 입자성을 가지고 있기 때문에 포함되는 경우가 많다. 물질에 충돌시켰을 때 어느 방향과 어떤 세기로 산란되는가를 측정․해석함으로써, X선으로는 물질 속의 원자, 또 직접적으로 전자의 공간분포를 구할 수 있고, 전자선으로는 표면․박막․기체분자 속의 전자분포를 해명할 수 있다. 또한 자기성(磁氣性)을 가지고 있는 중성자의 성질을 이용하여 자기성전자의 공간분포를 구할 수 있다.
지구대기선
천체 특히 태양의 스펙트럼에서 지구대기의 선택흡수에 의해서 생긴 흡수선.
태양 스펙트럼 중의 A선 및 B선은 지구대기 중의 산소분자 때문에 발생하며, 파장 1천 nm 이상의 적외선역(赤外線域)에 있는 강하고 폭넓은 흡수대는 지구대기 중의 수증기와 이산화탄소에 기인한다. 파장 290nm 이하의 자외역(紫外域)이 완전히 잘려져 있는 것은 대기상층의 오존층 때문이다. 이들 지구대기선이 태양(또는 항성)의 대기선이 아닌 증거로는, 태양의 고도에 따라 강도가 변하는 일, 주변감광(周邊減光)이 없는 일, 흑점의 영향을 받지 않는 일, 태양의 자전에 의한 도플러 효과를 나타내지 않는 일 등을 들 수 있다. 지구대기선은 천체의 스펙트럼 관측을 크게 방해하고 있는데, 인공위성이나 달에서는 그것이 없으므로 이상적이라 하겠다.
형광 X선
물질에 충분히 파장이 짧은 X선을 조사(照射)할 때, 2차적으로 발생하는, 그 물질 중의 원소에 고유한 파장을 가진 특성 X선.
이것은 X선에 의하여 원자 내의 전자가 낮은 에너지준위(準位)에서 높은 에너지준위로 올라가게 되어, 짧은 시간 내에 중간의 에너지준위를 거쳐 다시 원래의 낮은 에너지준위로 되돌아감으로써 일어난다. 이 스펙트럼은 원소분석(X선형광분석법)에 이용된다.
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