¶ 지식 정보
| 해당 지식 | |
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¶ 스펙트럼선
스펙트럼에서 나타나는 방출선이나 흡수선이다.
¶ 후퇴 속도
천체가 관찰자로부터 얼마나 빨리 멀어지거나 가까워지는지를 나타내는 속도이다.
관찰자로부터 멀어질 때는 양()의 부호를, 가까워질 때는 음()의 부호를 갖는다.
¶ 기준(고유) 파장
천체의 후퇴 속도가 일 때(관찰자와 천체 사이의 거리가 변하지 않을 때) 나타나는 스펙트럼선의 파장이다.
¶ 적색 편이와 청색 편이
천체가 관찰자로부터 멀어질 때, 도플러 효과에 의해 관측되는 빛의 파장이 길어진다.
이로 인해 천체의 스펙트럼선은 파장이 긴 쪽인 적색 방향으로 이동하는데, 이를 적색 편이라고 한다.
반대로 천체가 관찰자로부터 가까워질 때는 관측되는 빛의 파장이 짧아진다.
따라서 천체의 스펙트럼선의 파장은 짧은 쪽인 청색 방향으로 이동하는데, 이를 청색 편이라고 한다.
빛의 속도를 , 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 , 관측 파장을 , 별의 후퇴 속도를 라 할 때, 이다.
는 적색 편이량이라고 하며, 기호로는 로 나타내고, 기본 단위는 없다.
¶ 적색 편이와 청색 편이 예시
그림은 어느 별의 관측 스펙트럼에서 기준 파장이 인 방출선의 관측 결과를 나타낸 것이다.
이 별의 적색 편이량()과 후퇴 속도를 구해 보자. (단, 빛의 속도는 이다.)
어느 스펙트럼선의 고유 파장을 , 관측 파장을 라 할 때, 적색 편이량()은 이다.
그림에서 이므로
이다.
빛의 속도를 , 별의 후퇴 속도를 라 할 때,
이므로,
이다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $3$
ㄱ. 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 , 관측 파장을 라 할 때, 적색 편이량()은 이다.
기준 파장이 인 방출선이 로 관측되었으므로,
이다. (O)
ㄴ. 빛의 속도를 , 별의 후퇴 속도를 라 할 때,
이므로,
이다. (O)
ㄷ. 이므로,
이다.
- 다른 풀이:
에서 를 활용하면,
이다. (X)
따라서 정답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $5$
ㄱ. 와 에서 모두 관측 파장이 기준 파장보다 길므로 와 는 모두 지구로부터 멀어지고 있다. (X)
ㄴ. 어느 스펙트럼선의 고유 파장을 , 관측 파장을 라 할 때, 적색 편이량()은
이다.
에서 기준 파장이 인 방출선이 로 관측되었으므로,
의
이다. (O)
ㄷ. 빛의 속도를 , 별의 후퇴 속도를 라 할 때,
이므로 의 후퇴 속도는 이다.
의 후퇴 속도는 이다.
의 후퇴 속도는 이므로 후퇴 속도는 가 보다 작다. (O)
따라서 정답은 번이다.