분류 전체보기41 작은 칩에서 빛이 나는 이유 - LED가 밝혀주는 양자역학의 세계 며칠 전 밤에 산책을 하다가 문득 가로등을 올려다봤어요. 예전에 보던 주황빛 나트륨 가로등은 거의 사라지고, 요즘은 대부분 새하얀 LED 조명으로 바뀌었더라고요. 그 밝고 선명한 빛을 보면서 문득 궁금해졌습니다."저 작은 칩 하나에서 어떻게 저렇게 밝은 빛이 나는 걸까?"형광등처럼 유리관도 없고, 백열등처럼 뜨거운 필라멘트도 보이지 않는데 말이죠. 집에 와서 찾아보니 여기에는 정말 흥미로운 양자역학 원리가 숨어있더군요. 오늘은 LED가 빛을 내는 신비로운 과정을 함께 살펴보려고 합니다. 1.LED, 그게 정확히 뭔데?LED는 Light Emitting Diode의 약자입니다. 우리말로 하면 '발광 다이오드'죠. 이름에서 알 수 있듯이 기본적으로는 다이오드, 즉 전류가 한쪽 방향으로만 흐르는 반도체 소자입.. 2025. 11. 19. 형광등은 왜 흰빛을 낼까 — 전자의 에너지 도약이 만드는 인공 햇빛 어제 새벽 4시쯤, 물 마시려고 부엌에 갔다가 형광등을 켰는데 '치직-' 하는 소리와 함께 불이 들어오더라. 반쯤 잠든 상태에서 그 소리를 듣는데, 문득 이런 생각이 들었다."이 빛은 도대체 어디서 오는 거지?"태양도 아닌데 스위치 하나로 방이 환해지는 게 신기했다. 그래서 궁금해서 찾아봤다.1.형광등 안에 뭐가 들어있길래?형광등 유리관을 자세히 보면 양쪽 끝에 회색 부분이 있다. 거기가 바로 전극이다. 그리고 안쪽은 텅 빈 게 아니라 아르곤 기체랑 수은 증기가 조금 들어있다고 한다.스위치를 켜면:전극에서 전류가 흐른다그 전류가 수은 원자를 때린다수은 원자 안의 전자가 '들뜬' 상태가 된다그 전자가 다시 원래 자리로 돌아오면서 빛을 낸다근데 여기서 재밌는 게, 처음 나오는 빛은 우리 눈에 안 보이는 자외.. 2025. 11. 18. 태양이 빛을 내는 진짜 이유 — 양자역학으로 본 태양의 비밀 어릴 적 과학 시간에 “태양은 뜨거워서 빛을 낸다”라고 배웠습니다.하지만 정말 ‘뜨거움’만으로 태양의 빛을 설명할 수 있을까요?만약 그렇다면, 불타는 장작불과 태양빛은 왜 색깔이 이렇게 다를까요?이 질문 하나에서부터 현대물리학, 특히 양자역학(Quantum Mechanics) 의 역사가 시작되었습니다.🌌 1. 태양빛의 스펙트럼 — 무지개 속에 숨은 단서햇빛을 프리즘에 통과시키면 무지개처럼 이어진 색 띠가 나타납니다.이를 연속 스펙트럼이라 부르죠. 흥미로운 점은, 이 빛의 밝기 분포를 온도에 따라 계산하면 “흑체복사 곡선(Blackbody Radiation Curve)”이라는 형태가 나옵니다.태양의 표면온도는 약 5,800K(섭씨 약 5500도), 이 온도에서 가장 강하게 나오는 빛은 노란빛~녹색빛 영역.. 2025. 11. 18. 양자컴퓨터: 큐비트와 중첩으로 구현되는 미래의 계산 양자역학의 핵심 원리인 **중첩(Quantum Superposition)**과 **얽힘(Quantum Entanglement)**을 활용하여 기존 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 새로운 계산 장치가 바로 **양자컴퓨터(Quantum Computer)**입니다.전통적인 디지털 컴퓨터가 0과 1로 구성된 비트를 기반으로 작동하는 것과 달리, 양자컴퓨터는 **큐비트(Qubit)**를 이용하여 동시에 여러 상태를 표현하고 연산할 수 있습니다.1. 큐비트와 중첩큐비트는 고전 컴퓨터의 비트와 달리 0과 1 상태가 동시에 존재하는 중첩 상태를 가집니다.수학적으로 큐비트 상태는 다음과 같이 표현됩니다.∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩,∣α∣2+∣β∣2=1|\psi\rangle = \alpha |0\rangle + \beta |1\ra.. 2025. 11. 17. 동시에 존재한다는 말의 진짜 의미― 양자 중첩은 무엇을 말하고 있는가 0. 이 개념이 직관을 계속 거스르는 이유양자역학을 처음 접할 때 가장 이해하기 어려운 개념 중 하나가**양자 중첩(Quantum Superposition)**이다.입자가 “여기에도 있고, 저기에도 있다”“0이면서 동시에 1이다”라는 설명은익숙한 물리 감각과 정면으로 충돌한다.처음에는 단순한 비유나 과장처럼 느껴졌다.하지만 수학적 표현과 실험 결과를 따라가다 보니,중첩은 해석의 문제가 아니라양자역학이 작동하는 방식 그 자체라는 점이 분명해졌다.이 글은 양자 중첩을정의부터 외우기보다,왜 이런 개념이 필요했는지를 따라가며 정리한 기록이다.1. 고전 세계에서는 상태가 하나뿐이었다고전 물리학에서 물체의 상태는 항상 하나로 정해진다.위치는 여기 또는 저기스위치는 켜짐 또는 꺼짐방향은 위 또는 아래이 세계관에서는“.. 2025. 11. 17. 관측하면 입자, 관측 안 하면 파동? - 이중슬릿 실험의 충격 주말에 과학관에서 이중슬릿 실험 영상을 봤습니다. 전자를 하나씩 쏘는데 간섭무늬가 생기더군요. 더 충격적인 건, 관측하는 순간 간섭무늬가 사라진다는 거였어요. "관측하면 다르게 행동한다고?" 이게 대체 무슨 뜻일까요?1.파동과 입자, 완전히 다른 세계고전 물리학에서는 명확했습니다. 빛은 파동, 전자는 입자.파동은 공간에 퍼져 있습니다. 호수에 돌을 던지면 물결이 퍼져나가고, 두 물결이 만나면 간섭을 일으키죠. 높은 부분끼리 만나면 더 높아지고, 높은 부분과 낮은 부분이 만나면 상쇄됩니다.입자는 정확한 위치에 있습니다. 야구공을 던지면 매 순간 정확한 위치와 속도를 가지고 날아갑니다. 두 개를 동시에 던져도 서로 부딪치지 않는 한 독립적으로 움직이죠.19세기까지 이 구분은 너무나 명확해 보였습니다. 그런데.. 2025. 11. 17. 이전 1 2 3 4 5 6 7 다음
