1st class Reviw of Optics' history of development(광학의 발전과정 리뷰)

 이번 시간은 광학이 어떤 발전과정을 거쳐서 현대에까지 이르렀는지를 리뷰한다.

우선 Optics(광학)이란 빛과 관련한 현상 및 빛의 성질을 연구하는 학문이다.

그리고 현대에는 크게 세 가지로 나누는데 Geometrical Optics(기하 광학), Wave Optics(파동 광학), Quantum Optics(양자 광학) 이다.

Geometrical Optics는 lens(렌즈), mirror(거울), reflection(반사), refraction(굴절) 등의 현상을 관측,분석 하는 고전적인 광학이다.

Wave Optics는 물리 광학이라고도 불리며 interference(간섭), diffraction(회절), light scattering(광산란) 등의 빛의 파동성을 관측,분석한다.

마지막으로 Quantum Optics는 Laser Optics(레이저 광학)라고도 불리며 Principle of laser(레이저의 원리), Photodetector(광 검출기), application of laser(레이저의 응용) 등에 대해 연구한다.

렌즈의 시작은 17C 독일의 안경제작자인 Hans Lippershey가 광학 망원경을 발명한 것부터 시작한다.

Galileo Galilei 가 여기서 영감을 얻어 천체망원경을 직접 제작하여 여러 천문 현상을 관측한다.

Johannes Kepler 케플러 또한 망원경을 제작하였고, 1611년 total reflection(전반사) 와 law of refraction(굴절의 법칙)을 발견한다.

1621년 네덜란드에서는 Willebrord Snellius(Willebrord van Roijen Snell)이 우리가 잘 아는 law of Snell(snell의 법칙)을 발견한다. (자세한건 뒷장에서..)

그 후에 Robert Hooke(F=-kx를 발견한 그 Hooke 맞다)의 Interference pattern of light(빛의 간섭무늬) 발견, Christiaan Huygens의 wave nature of light(빛의 파동성) 주장 및 Thomas Young의 double slit(이중 슬릿) 실험까지 wave nature of light가 힘을 얻는 듯 하였다.

물론 그 이전에 Issac Newton이 빛은 미립자의 혼합이라는 주장을 하긴 했지만, 증명은 못했기에.. 지못미..

빛의 wave nature-particle nature 논란은 1900년대 초까지 지속되었다.

1905년에 이 논란을 종결시킨 끝판왕이 있었으니 theory of relativity(상대성 이론)의 창시자인 Albert Einstein이다. 그는 자신의 논문 중 하나인 photoelectric effect(광전효과) 에서 light's particle nature를 밝히면서 wave nature와 particle nature 둘 다 가지는 duality(이중성)이 있다는 결론을 지었고, 이것으로 논란은 종결되었다.

한 편에서는 Electromagnetics(전자기학)의 관점에서 빛의 본질을 탐구하고자 하였다. 그 중 한 사람이 영국의 James Clerk Maxwell이다. 이 사람이 electromagnetic field(전자기장) = light 라는 걸 밝혀낸 인물이다.. 독일에서는 Heinrich Friedrich Weber(베버)가 light's speed is infinity(빛의 속도는 무한이닷) 라고 주장을 했으나, Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz(헬름홀츠) 와 Heinrich Rudolf Hertz(헤르츠)가 실험해봤더니 빛의 속도가 무한하다면 생겨야 할 현상이 생기지 않고.. 오히려 Maxwell이 예측한 현상들이 발생하였다?! Maxwell 완승!

오늘은 광학의 역사(?)에 대해 알아봤으니, 다음 시간부터는 본격적으로 고전광학에서 쓰인 이론부터 들어가도록 하겠다. 이상!