흡수 스펙트럼 정의 - heubsu seupegteuleom jeong-ui

우선 스펙트럼이라는 것은 빛과 관련된 수학 용어에 해당하는데요, 빛에 관심이 있는 분들이라면 스펙트럼이라는 단어를 한 번쯤은 들어보셨을 것 같습니다. 그렇다면 스펙트럼이라는 단어가 대체 무슨 뜻을 담고 있을지 바로 살펴보겠습니다.

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흡수 스펙트럼 정의 - heubsu seupegteuleom jeong-ui

스펙트럼 뜻 02

우선 우리가 평소에 자주 보는 빛은 여러 파장의 빛이 중첩되어 있는데요, 파장에 따른 성분의 분포를 스펙트럼이라고 부르는 것이라고 합니다. 하지만 이렇게만 보면 정확하게 이해하기 어려울 수 있으니 더욱 쉽게 살펴보겠습니다.

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스펙트럼 뜻 03

우리가 태양광을 프리즘에 통과해보면 무지개처럼 여러 색깔을 띤 것을 볼 수 있는데요, 빛은 파장에 따라서 다르게 굴절하기 때문에 백색광으로 보이는 빛도 여러 파장의 빛들이 중첩돼서 이루어진 것을 보여주는 것입니다.

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스펙트럼 뜻 04

위에 보이는 사진을 보시면 다양한 스펙트럼을 더욱 쉽게 이해하실 수 있을 것으로 생각되는데요, 이와 같이 한 가지 단위의 빛이 파장에 따라서 갖는 여러 분포를 스펙트럼이라고 부르고 있는 것입니다.

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요약정리 05

스펙트럼은 연속 스펙트럼, 방출 스펙트럼, 흡수 스펙트럼 이렇게 세 가지로 구성되어 있는데요, 이러한 빛을 프리즘 같은 도구로 색깔에 따라서 분해한 뒤 살펴보는 것을 바로 스펙트럼이라고 부르는 것입니다.

과학 화학 법칙

스펙트럼 정의
  • by Anne Marie Helmenstine, Ph.D.

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Spectrum 정의

스펙트럼 정의

스펙트럼은 대상 또는 물질, 원자 또는 분자에 의해 방출되거나 흡수되는 전자기 복사 (또는 그 일부)의 특성 파장으로 정의됩니다.

복수형 : 스펙트럼

스펙트럼의 예는 무지개, 태양으로부터의 방출 색 및 분자로부터의 적외선 흡수 파장을 포함한다.

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관련 문서

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1. 개요2. 빛 스펙트럼

2.1. 연속 스펙트럼2.2. 선 스펙트럼

2.2.1. 프라운호퍼 선

2.3. 관련장비

3. 소리 스펙트럼4. 전파 스펙트럼5. 비유적 표현6. 관련 문서


1. 개요[편집]

연속성이 있는 데이터에서 뽑아낸 값으로 여러 가지가 혼재된 데이터로부터 정확히 어떤 데이터가 있는 것인지를 분리해내서 그것의 세기를 기록 것이다. 최초로 사용된 분야는 광학분야지만 현재는 과학 전반적인 분야에서 대중적으로 쓰이는 용어이다.

용어 spectrum의 유래는 학술적 외래 용어가 대부분 그렇듯이 라틴어 명사이다. 본다는 뜻의 동사 specere로부터 파생된 명사 spectrum(직역하면 "보이는 것" 혹은 "나타나는 것")[1]에서 나온 말이다. 이는 영단어 specter와 유래가 같다.

스펙트럼은 가시광선에서만 관찰할 수 있다고 생각할 수 있겠지만 실은 전자기파로 분류되는 모든 종류의 파는 전부 스펙트럼을 관찰할 수 있으며.[2] 스펙트럼 분석 자체는 현재는 광학 말고도 다른 분야에서 많이 사용되고 있다.

2. 빛 스펙트럼[편집]

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크게 선 스펙트럼과 연속 스펙트럼으로 나뉜다.

2.1. 연속 스펙트럼[편집]

흡수 스펙트럼 정의 - heubsu seupegteuleom jeong-ui

그림 하나로 설명한 뉴턴의 스펙트럼 실험

Continuous spectrum
말 그대로 끊어짐 없이 연속적으로 나타난 스펙트럼. 햇빛과 같은 백색광을 프리즘에 쪼이면 나타나며, 아이작 뉴턴에 의해 세상에 알려지고 색이 로 정해졌다. 일설에 의하면 하필 일곱 빛깔인 이유는 도레미파솔라시에 맞추기 위해서였다고 한다. 확실한 근거는 없어 일설에 그치지만, 유럽 외 문화권에서는 무지갯빛을 6색이나 5색으로 인식하는 경우도 있으니 서양의 7음계 기준으로 색깔을 맞췄다는 말도 어느 정도 일리는 있는 편이다.

2.2. 선 스펙트럼[편집]

흡수 스펙트럼 정의 - heubsu seupegteuleom jeong-ui

이미지 출처

Line spectrum
위의 이미지는 수소의 선 스펙트럼으로, 위의 것이 흡수 스펙트럼이고 아래의 것이 방출 스펙트럼이다. 연속 스펙트럼의 빛을 저온의 기체에 통과시켜 분광하면 흡수 스펙트럼이 나오고, 고온의 기체를 분광하면 방출 스펙트럼이 나온다. 이때, 저온의 기체와 고온의 기체의 성분원소가 같으면 당연히 흡수 스펙트럼의 검은 부분과 방출 스펙트럼의 선 부분이 같다.

금속 원소의 불꽃 반응의 색깔 등을 통해서도 볼 수 있다. 원소의 종류에 따라 색과 굵기, 위치, 수 등이 달라진다.

물질에 여러 가지 원소가 섞여있다면 각 원소의 스펙트럼과 구조에 따른 스펙트럼이 모두 합쳐져서 나타난다. 그러하기 때문에 물질을 분석할 때 다른 기기를 함께 직렬로 이용하여 물질의 구조와 원소를 알아낼 수 있다.

  • 금지선

2.2.1. 프라운호퍼 선[편집]

흡수 스펙트럼 정의 - heubsu seupegteuleom jeong-ui

태양빛의 스펙트럼에서 발견된 수많은 검은 선. 독일의 물리학자 프라운호퍼가 발견하고 연구했다. 이 검은 선들은 태양의 대기와 지구의 대기의 물질로 인하여 특정 영역이 흡수된 것이다. 이를 이용하여 태양표면의 온도, 밀도 등을 알 수 있고 일반 망원경으로 관측할 수 없는 부분을 관측할 수 있는 등 태양 연구에서 중요한 역할을 한다.

프랑스의 실증주의 철학자 사회학자인 오귀스트 콩트(1798 ~ 1857)는 ‘실증철학강의(Cours de la Philosophie Positive)’ 라는 저서에서 올바른 지식은 추상적 사유가 아닌 실증적인 경험, 감각, 실험적 검증을 통해야 한다는 점을 강조하며 인간이 영원히 경험으로는 알 수 없는 지식의 대표적인 예로 머나먼 별의 화학적 성분을 들었다. [3] 그러나 그가 죽은 2년 후에 분젠과 키르히호프가 프라운호퍼의 분광 기술로 태양의 구성 성분을 밝히는 등 머나먼 별의 화학적 성분을 알 수 있게 되었다. 현대에도 직접 가서 조사할 수 없고 망원경으로 만 연구할 수 있는 천문학의 특성상 스펙트럼 분석은 별의 성분 뿐 아니라 적색편이와 허블 상수 등과 결합해 멀고 먼 별과의 거리를 측정하는데도 쓰이는 등 천문학 연구의 가장 중요한 도구의 하나로 널리 쓰이고 있다.

그의 이름을 딴 프라운호퍼 연구소는 독일의 대표적인 정부출연 국립 과학 연구소이며 독일 전역에 72개 분소를 둔 유럽최대의 연구소이기도 하다. 독일의 기초과학은 막스 플랑크 연구소가 주로 담당하고 주로 산업적 응용연구를 많이 한다. 대표적인 음향 인코딩/압축 기술인 MP3 기술이 바로 이 연구소의 업적으로 막대한 특허료를 벌었다. 그후에도 H.264 등에도 많은 공헌을 했다.

2.3. 관련장비[편집]

중학교,고등학교 화학 시간에 봤을 분광기[4]가 대표적인 빛 스펙트럼을 보는 기계다.

3. 소리 스펙트럼[편집]

소리의 주파수 성분에 대한것. 작게는 가청주파수 대역에 대한 스펙트럼이 자주 이야기되지만[5] 넓게는 음파탐지기등과 연계되는 초음파 대역에서 자주 활용된다.

4. 전파 스펙트럼[편집]

전파의 주파수 성분에 대한것. 현대의 주파수 변조에 가장 밀접하게 연관되며 통신분야 연구에 매우 중요한 부분중 하나라 보통 그냥 스펙트럼 분석기라고 쓰면 전파 스펙트럼 분석기를 칭하는 경우가 많다.

5. 비유적 표현[편집]

좌파와 우파 사이에 수많은 단계가 있는 좌우 스펙트럼이나, 더 많은 축을 가지는 정치적 스펙트럼이 한 예다. 꼭 축들 위에 늘어서있지 않더라도 자폐 스펙트럼처럼 다양하면서도 연속적인 양상을 보이는 경우에도 마찬가지로 스펙트럼으로 부른다.

특정 분야에 대한 범위나 정도를 말하는 관용어로도 쓰인다. 종잡을 수 없을 정도로 입체적인 성격이거나, 지식의 폭과 분야가 넓고 다양하면 스펙트럼이 넓다는 관용구를 쓴다. 여기서 말하는 스펙트럼은 연속 스펙트럼이다. 말 그대로 여러 색깔이 연속되어 넓게 퍼져 있는 연속 스펙트럼에 빗대어 표현하는 의미.

6. 관련 문서[편집]

  • 전파

  • 소리

  • 가시광선

  • 전자기파


[1] 동상이란 뜻도 갖고 있다.[2] 대부분이 가시광선 스펙트럼말고 잘 모르는데 이유는 중등,고등고육때 배우고 넘어간다는 점도 있지만 가장 간단하게 장비없이도 시각만으로 관측 할수있는 스펙트럼이 가시광선 스펙트럼이고 전리방사선이나 비전리방사선인 자외선, 적외선, 전파등 이외 스펙트럼은 장비없이 시각만으로 관측할수 없기에 장비가 필요하지만 교육용으로 두기에는 엄청나게 비싸기에 아는사람이 많이 없다.[3] 1835년에 "과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 절대 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있는가 하는 문제다"라고 발언 [4] 스펙트로미터라고 부르기도 하는데 이러면 화학스펙트럼 분석기와 빛 스펙트럼 분석기로 나뉘서어 나오므로 빛 스펙트럼만을 보고 싶다면 스펙트로포토미터라고 적어줘야된다. 그냥 스펙트럼 분석기라고 쓰게 될 경우 전파 스펙트럼 분석기가 나오기 때문에 빛 스펙트럼을 확인하는 기계가 필요하다면 꼭 분광기라고 제대로 적어야 된다.