정의 차원은 크게 두 가지 정의가 있다. 하나는 물리량의 단위를 나타내고 비교할 때 사용되는 개념. 다른 하나는 공간에서 한 점의 위치를 결정하기 위해 필요한 축의 개수이다. 오늘은 후자로 정의되는 차원을 이야기할 것이다. 0차원은 위치의 기준으로 삼을 수 있는 축이 존재하지 않으므로 위치도 없고 방향도 없다. 따라서 0차원은 위치도 방향도 없는 점이다. 1차원은 하나의 축(방향)을 가지는 직선. 2차원은 두 개의 축(방향)을 가지는 면, 3차원은 세 개의 축(방향)을 가지는 입체가 된다. 상세 예를 들어 x = 1을 1, 2, 3차원 좌표계 각각에 표현한다면, 1차원 좌표계의 경우 축(방향)이 하나이므로 x방향으로 +1 위치에 있는 하나의 점으로 x = 1을 공간에 나타낼 수 있다. 2차원의 경우 공간..

물리학 사전 2024. 4. 11. 21:33

벡터란 무엇일까? 내가 고등학생 시절 배운 벡터의 정의는 크기와 방향을 가지는 화살표였다. 그렇게 알고 여태껏 살아왔다. 하지만 물리를 제대로 공부하려고 보니 벡터를 제대로 알지 못하면 기본적인 물리 개념을 제대로 이해하는 것이 어렵다는 것을 깨닫고 이 참에 벡터에 대해 제대로 개념을 잡아 보려고 글을 썼다. 정의 일반적으로 고등학교 과정이나 대학 물리학 및 공학 분야에서 벡터는 크기와 방향을 가지는 물리량(a quantity with a magnitude and a direction)으로 정의된다. 이렇게 정의되는 벡터를 유클리드 벡터(Euclidean vector) 혹은 기하적 벡터(geometric vector)라고 한다. 유클리드 공간 그렇다면 유클리드 공간은 무엇일까? 유클리드 공간이란 유클리드..

물리학 사전 2024. 3. 23. 19:53

고전장론(Classical Field Theory) 전기장을 조금 더 제대로 이해하기 위해 장론(Field Theory)에 대해 먼저 알아보았다. 장론에는 크게 고전장론과 양자장론이 있는데 본 포스팅에서는 고전장론에 대해서만 이야기하고자 한다. 고전장론이란 공간상의 각 점을 실수 혹은 텐서로 표현되는 물리량으로 할당하는 것이다. 예를 들어 2차원 좌표평면 원점에 +1q의 전하가 위치한다면 좌표(1, 0)에서 전기장의 세기가 (ke·q, 0)이 될 것이고 (0, 1)에서는 (0, ke·q )가 될 것이다. 아래 이미지를 보자 위 이미지에서 보듯이 각 점은 전기장 벡터로 표현 가능하다. 이렇게 각 점에서 물리량을 정량적으로 표현하기 용이하도록 장이라는 개념을 사용하게 되었다. 전기장(electric fiel..

물리학 사전 2024. 3. 1. 00:11

정전압 전원 방식 정전압 전원 방식이란 전기장치에 일정한 전압을 공급해 주는 방식을 의미한다. 정전압은 레귤레이터(Regulator)를 통해 일정 전압을 유지하는 방법이 있고 혹은 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 전원 공급 장치로 사용하는 경우 Constant Voltage Mode를 통해 정전압을 걸어주기도 한다. 정전압 전원 방식을 채택한 전자기기는 일정한 전압을 유지할 수 있기 때문에 해당 전압을 걸어주는 다른 기기와 연결 시 호환성과 안정성 측면에서 유리하다. 정전압 방식을 이용하는 대표적인 예가 USB다. USB 충전기는 5V의 정전압 방식으로 전원을 공급하며 이 방식을 이용해 컴퓨터, 휴대폰, 배터리 등 다양한 전자기기에 전원을 공급하거나 데이터를 전송한다. 오늘..

물리학 사전 2023. 12. 30. 23:59

플라스마(Plasma)란 고체, 액체, 기체와 함께 물질의 상태를 나타내는 개념이다. 기체에 높은 에너지(열 에너지, 전기 에너지 등)를 주면 전자의 에너지 레벨이 올라가고 에너지 레벨이 올라감에 따라 자유전자가 발생하게 되는데 이때 정말 높은 에너지를 주게 되면 원자가 자유전자와 이온으로 분리되고 이런 자유전자와 양이온들이 모여 기체가 된다. 이러한 기체들의 상태를 플라스마 상태라고 한다. 플라즈마 상태의 특징은 우선 입자가 자유전자, 양이온, 중성입자로 분리된다는 것이고 둘 째는 빛을 방출한다는 것이다. 자유전자가 된 전자는 곧장 양이온에 속박되어 안정된 상태로 돌아가려고 하는데 이를 재결합(Recombination) 현상이라 한다. 이렇게 전자가 양이온의 전기장 안으로 속박되려고 할 때 에너지 레벨..

물리학 사전 2023. 10. 10. 21:15

개념 Coherence란 결맞음 혹은 가간섭성으로 번역되는 용어다. 말이 좀 어려운데 간단히 하면 서로 다른 파동들 간에 주기와 위상이 얼마나 일치하는지를 나태내는 정도다. 그러니까 coherence가 높다는 말은 파동들 간 일치하는 정도가 높다는 말이고 coherence가 낮다는 말은 그 반대의 의미가 되는 것이다. 보강간섭과 비교 보강간섭과 coherence 간에 차이를 설명하고자 한다. coherence가 파동들 간에 주기와 위상이 얼마나 일치하는지를 설명하는 지표라면 보강간섭은 위상과 주기가 같은 서로 다른 파동이 만나 진폭이 증가하는 현상을 말한다. 보강간섭의 원리 보강간섭은 파동의 중첩(superposition)이라는 고유한 특성 때문에 일어난다. 중첩이란 서로 다른 두 파동이 서로 한 점에서..

물리학 사전 2023. 10. 8. 20:59

대학생 시절부터 valence band(원자가띠)가 어쩌니, conduction band(전도띠)가 어쩌니 하는 말은 많이 들었지만 부끄럽게도 그 개념을 정확하게 알고 있지 못했다. valence band, conduction band를 모르니 Fermi level을 제대로 알리가 없었다. 그래서 오늘은 Fermi level, valence band, conduction band에 대해 개념을 정확하게 이해하고 개념들 간 관계에 대해 이해해 보는 시간을 가져 보려 한다. 그래야 반도체에 대해 제대로 이해할 수 있을 것 같다. Valence band Valence band(원자가띠, 이하 VB)는 절대온도 0도(바닥상태)에서 원자의 최외곽 전자가 존재하는 에너지 띠다. 여기서 에너지 띠(energy ban..

물리학 사전 2023. 10. 1. 17:35

Biophotonics라는 단어 자체는 생물학(Biology)과 광자학(Photonics)이 결합된 것이다. 단어에서 알 수 있듯이 생체물질(Biological material)과 빛(Light or Photon) 간의 상호작용에 대해 연구하는 학제 간 연구 분야(inter-disciplinary research)이다. 조금 더 구체적으로 설명하면 세포, 조직(tissue), 생체분자(biomolecule)와 같은 생체 물질에 광학기술을 적용해서 생체물질의 이미지(imaging)를 얻거나 생체물질을 감지(sensing)하는 것이 이 연구분야의 주요 과제이다. Biophotonics의 주요 연구 주제는 생체이미지(Bioimaging), 광역학 치료(Photodynaminc therapy), 분자 및 유전자..

물리학 사전 2023. 9. 29. 15:40