단색 방사선

물리학에서 단색 방사선(Monochromatic radiation)은 단일하고 일정한 진동수 또는 파장을 가진 방사선이다. 전자기파의 경우, 해당 진동수가 가시광선 스펙트럼의 일부(또는 그 근처)일 때 단색광(monochromatic light)이라는 용어가 자주 사용된다. 단색광은 눈 (인체)에 의해 스펙트럼 색상으로 인식된다.

단색 방사선이 진공이나 균일한 투명 매질을 통해 전파될 때, 단일하고 일정한 진동수 또는 파장을 유지한다. 그렇지 않으면 굴절된다.

실용적인 단색성

어떤 방사선도 완전히 단색일 수는 없다. 이는 푸리에 변환의 국소화 특성의 결과로 무한한 지속 시간을 가진 파동이 필요하기 때문이다(cf. 스펙트럼 결맞음). 실제적으로 "단색" 방사선은 레이저나 스펙트럼선에서 나오는 경우에도 항상 0이 아닌 폭의 주파수 범위를 가진 구성 요소로 이루어져 있다.

생성

단색 방사선은 여러 가지 방법으로 생성될 수 있다. 아이작 뉴턴은 태양에서 나오는 빛줄기가 굴절에 의해 다양한 색상의 빛으로 퍼져나갈 수 있으며, 그 퍼져나간 빛에서 특정 색상의 빛줄기를 분리하면 더 이상 분해될 수 없는 "순수한" 빛처럼 행동한다고 관찰했다.

기체 상태의 원소 (화학) 원자들이 전류, 적절한 방사선 또는 충분히 높은 온도에 노출되면, 해당 원소의 특징인 일련의 개별 스펙트럼선(단색 구성 요소)을 가진 빛 스펙트럼을 방출한다. 이 현상은 분광학의 기초이며, 형광등과 소위 네온 사인에 활용된다.

레이저는 자극 방출 과정을 통해 단색 및 결맞음 방사선을 생성하는 장치이다.

거의 단색의 중력파는 합병되기 훨씬 전에 회전하는 비구형 중성자별 또는 쌍성계에서 생성될 수 있다.

특성과 용도
단색 방사선이 자체적으로 간섭을 일으키면, 매우 작은 거리를 측정하거나 매우 높은 정확도로 큰 거리를 측정하는 데 사용될 수 있는 가시적이고 안정적인 간섭 무늬가 나타날 수 있다. 현재 미터의 정의는 이 기술에 기반을 두고 있다.

분광학 기술에서는 물질 샘플을 단색 방사선에 노출시키고, 흡수되는 양을 측정한다. 방사선의 진동수에 따른 흡수 그래프는 종종 물질의 구성적 특성을 나타낸다. 이 기술은 회전 분광학에서와 같이 마이크로파에서부터 뫼스바우어 분광학에서와 같이 감마선에 이르는 방사선을 사용할 수 있다.

 같이 보기 
 파동
 음향학
 광학
 단색기
 간섭계
 회절격자
 이색성 필터
 단색 평면파
 뉴턴의 고리

 각주 

 Entry "monochromatic light" in the Oxford Reference online dictionary. Accessed on 2021-11-22 at

Bureau international des poids et measures (2019): Le système international d'unités, complete brochure, 9th edition.

NIST (2019): Special Publication 330: The International System of Units (SI) 2019 Edition.

분류:방사선