전자기파

전기라는 파도와 자기라는 파도가 서로를 밀어주며 허공을 건너가는 빛의 물결이에요.

정의 전자기파는 전기의 힘(전기장)과 자석의 힘(자기장)이 서로를 번갈아 만들어내며 공간으로 퍼져나가는 에너지의 파동이에요. 눈에 보이는 햇빛뿐 아니라 스마트폰 전파, 전자레인지의 열, 병원의 엑스레이까지 모두 전자기파의 한 가족이에요.

둘이서 번갈아 뛰는 뜀틀 놀이

호수에 돌을 던지면 물결이 사방으로 퍼져나가듯, 전기가 흔들리는 곳 주변에서도 눈에 보이지 않는 물결이 생겨나요. 이때 아주 신기한 일이 벌어져요. 변화하는 전기의 힘은 자석의 힘을 만들고, 그렇게 생겨난 자석의 힘은 다시 전기의 힘을 만들어내요.

마치 두 사람이 서로의 손을 잡고 번갈아 밀어주며 앞으로 나아가는 것과 같아요. 전기와 자기가 서로를 계속 새롭게 만들어내기 때문에, 전자기파는 물이나 공기 같은 매질이 없는 텅 빈 우주 공간도 거침없이 통과할 수 있어요.

태양에서 출발한 빛과 따뜻한 열이 진공 상태인 머나먼 우주를 건너 지구까지 도착할 수 있는 비밀이 바로 여기에 있어요. 스스로 길을 만들어가며 달리는 파동이기 때문이에요.

우리가 눈으로 볼 수 있는 햇빛은 '가시광선'이라고 불러요. 하지만 가시광선은 전자기파라는 거대한 가족의 아주 일부분에 불과해요. 전자기파는 파동의 물결 폭(파장)에 따라 전혀 다른 모습으로 우리 생활 곳곳에서 활약하고 있어요.

파동의 물결이 느긋하고 길게 출렁이는 쪽에는 라디오 방송 전파, 와이파이, 전자레인지의 마이크로파가 있어요. 이들은 장애물을 잘 피해 멀리 퍼져나가는 성질이 있어서 정보를 전달하거나 음식을 데우는 데 제격이에요.

반대로 물결이 아주 촘촘하고 빠르게 요동치는 쪽에는 자외선, 엑스레이, 감마선이 있어요. 물결이 촘촘할수록 에너지가 엄청나게 강해져요. 그래서 병원에서 뼈 사진을 찍을 때 몸을 뚫고 지나가는 엑스레이처럼 단단한 물질도 척척 통과할 수 있어요.

우리가 듣는 소리는 공기가 파르르 떨려야만 전달되는 파동이에요. 그래서 공기가 없는 우주에서는 아무리 소리를 질러도 아무 소리도 들리지 않죠. 반면에 전자기파는 스스로 전기장과 자기장을 만들어 퍼져나가므로 전달해 줄 물질이 전혀 필요하지 않아요.

조금 더 정확히 말하면, 파장의 길이나 에너지의 세기가 달라도 진공 속에서 움직이는 모든 전자기파의 속도는 초속 약 30만 킬로미터로 완전히 똑같아요. 이것이 바로 우리가 말하는 '빛의 속도'예요.

파장이 길면 진동수가 적어지고, 파장이 짧으면 진동수가 많아질 뿐 둘을 곱한 파동의 이동 속도는 늘 변함이 없어요. 우주에서 가장 빠른 이 절대적인 속도로 에너지를 나르는 것이 전자기파의 진짜 본모습이에요.

✕ 오해

전자기파는 전자제품에서 뿜어져 나오는 해로운 전자파만을 뜻한다.

✓ 사실

매일 우리 눈으로 보는 햇빛과 무지개, 따뜻한 난로의 열기(적외선)도 모두 전자기파예요. 에너지가 지나치게 강한 일부 방사선을 제외하면 전자기파는 지구 생명체가 살아가는 데 필수적인 자연 현상이에요.

1 스마트폰으로 친구와 통화하거나 무선 인터넷(와이파이)을 이용할 때 전파를 주고받아요.

2 병원에서 뼈의 이상 여부를 확인하기 위해 엑스레이(X선)를 몸에 투과시켜요.

3 아침에 온 세상을 밝혀주고 식물이 광합성을 할 수 있게 돕는 햇빛도 전자기파예요.

💡 그러니까 한마디로

전자기파는 전기와 자기가 서로를 만들어내며 진공을 달리는 에너지의 물결이며, 빛과 전파, 엑스레이는 모두 파장의 길이만 다른 한 가족이에요.