광통신
광통신의 원리와 장단점에는 무엇이 있을까? 미래는 정보전달의 방식이 어떻게 변화할까? 광통신의 원리를 설명할 수 있는 실험기구를 창안하여 설계하고 설명해 보자.
광통신의 원리는 전반사이다.
프리즘을 통하여 잠망경을 만들어 안 밖의 상을 전송할 수 있다. 그리고 광섬유 꽃 등을 이용하여 정보의 전달을 확인할 수 있다. 레이저 앞에 30CM자를 연결하여 자가 휘는 방향으로 레이저가 움직이는 모습을 볼 수 있다.
비누방울 총을 이용하여 햇빛이 가득한 곳에서 비누방울사이로 무지개를 관측할 수 있다. 비누방울 내부에서 나타나는 전반사를 확인할 수 있다.
광통신은 한번에 많은 양의 정보 및 데이터를 전송을 할 수 없고 속도가 매우 빠르다. 따라서 정보손실의 우려가 거의 없는 것이 장점이다.
광통신의 단점은 한번 광섬유가 손실을 당하면 복귀 불능이라는 것이다. 처음 투자하는 지역이라면 가 설시 많은 금전적 투자가 필요하다.
미래에는 분자이동으로 정보를 교환하거나 아니면 영상으로 홀로그램 등을 통하여 화상을 전송하는 방법으로 할 것으로 예상된다.
현재 집적회로의 발달로 인하여 작은 칩에 많은 정보를 기록하고 전송을 하기 때문에 여기에 방법의 변화가 있을 것이다. 그리고 점차 유선이 아닌 무선을 통하여 모든 정보를 전송하는 시대가 올 것이다.
화학
불은 무슨 상태일까
물은 액체 상태, 돌은 고체 상태, 수증기는 기체 상태이다. 그렇다면 불은 무슨 상태일까. 불은 플라즈마이다. 플라즈마란 쉽게 말하자면 증기와 비슷한 형태라고 생각하면 된다. 플라즈마 상태는 엄청나게 높은 압력과 온도에서 만들어진다.
다음은 백과사전에서 발췌한 플라즈마에 대한 정보이다. 원거리작용을 하는 쿨롱힘이 전하 사이에 작용하므로 근거리의 국부상태보다는 먼 곳의 상태의 영향을 받아서 전체가 함께 움직이는 집단행동을 하는 특성을 지니고 있다.
1928년 미국의 I.랭뮤어가 전기방전시 생긴 이온화된 기체에 플라스마라는 개념을 쓴 것이 최초이다.그리스어의 πλσμα, -ατos,τ로부터 유래한 말로서 그 원래 뜻은 틀에 넣어서 만든 것, 조립된 것 등이다.
집단행동의 특성이 말해주듯이 실제로 플라스마를 다루는 데는 외부에서 쉽게 조절된다고 하기보다는 플라스마 자체가 멋대로 행동하는 것이 보통이어서 원래 붙여진 이름이 잘못된 것이라는 견해도 있다. 고체·액체·기체(물질의 세 상태)에 이어 플라스마를 제4의 물질상태라 한다.
온도를 차차 높여 가면 거의 모든 물체가 고체로부터 액체 그리고 기체 상태로 변화한다. 수만 ℃에서 기체는 전자와 원자핵으로 분리되어 플라스마 상태가 된다. 일상 생활에서는 플라스마가 흔하지 않으나 우주 전체를 보면 흔하다고 할 수 있다. 그것은 우주 전체의 99%가 플라스마 상태라고 추정되기 때문이다.
그 예로 형광등 속의 전류를 흐르게 하는 전도용 기체, 로켓이나 번개 칠 때 기체 속에 섞여 있는 이온화된 기체, 북극 지방의 오로라, 대기 속의 전리층 등이 있으며, 대기 밖으로 나가면 지구 자기장 속에 이온들이 잡혀서 이루어진 밴앨런대, 태양으로부터 간헐적으로 쏟아져 나오는 태양풍 속에 플라스마가 존재한다. 별 내부나 그를 둘러싸고 있는 주변 기체, 별 사이의 공간을 메우고 있는 수소 기체는 플라스마 상태이다.
플라스마를 이루는 각 개체가 전기를 띠고 있어서 중성 기체와는 성격이 판이하게 다르다. 전기전도도가 크고 금속 전도체와 같이 전류가 표면에만 국한되어 흐르며, 내부에는 거의 흐르지 않는다.
밖에서 전기장과 자기장을 가하면 전하로서 힘을 직접 받아서 쉽게 영향을 받지만 전하 밀도가 커짐에 따라 개개의 운동과는 다른 집단운동을 한다. 핵융합에서 필요로 하는 자기폐쇄란 전하가 자기력선을 따라가는 것을 이용한 것이다.
자기력선을 적당히 변형시켜서 공간의 한 장소에 국한시켜 놓음으로써 플라스마를 그곳에 가두어 두려는 것이다.
종래는 지구 주위와 천체의 플라스마와 관련되어 지구물리학과 천체물리학에서 플라스마 연구가 시행되어 왔으나 근래에는 플라스마의 전기적 성질을 이용한 전자기유체역학(MHD)적 발전, 우주 장거리 여행용 로켓의 이온엔진 및 핵융합 연구 등을 위해서 연구가 진행되고 있다.
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