물리학 개념 130개

마이컬슨-몰리 실험 결과와 아인슈타인의 원리에 따라 진공에서 광속은 모든 관성계에서 c로 동일함을 이해한다.

빛의 에너지가 hf 단위의 광자로 불연속적으로 존재하며, 광자의 운동량은 p=h/λ임을 이해한다.

빛이 에너지 양자(광자)로 이루어짐을 광전 효과 실험으로 확인하고 광자 에너지(E=hf)를 이해한다.

광속에 가까운 속도로 운동하는 물체의 운동 방향 길이가 수축되는 현상(L=L₀/γ)을 로런츠 인자로 설명한다.

p-n 접합 다이오드의 정류 작용과 트랜지스터의 증폭·스위치 기능을 회로 원리로 설명한다. (12물리03-05)

서로 다른 관성계에서 동시에 일어난 두 사건이 다른 관성계에서는 동시가 아닐 수 있음을 사고 실험으로 이해한다.

전자 등 입자도 파동 성질을 가지며 드브로이 파장(λ=h/p)으로 기술됨을 이해한다. (12물리03-03)

순방향 바이어스 p-n 접합에서 전자-정공 재결합 시 방출되는 광자로 빛을 내는 LED의 원리와 응용을 이해한다.

수소 원자의 불연속 에너지 준위와 스펙트럼을 보어 원자 모형으로 설명한다. (12물리03-04)

빛의 굴절을 이용하여 볼록렌즈에서 상이 맺히는 과정을 설명하고, 반도체·디스플레이 공정에서의 활용을 인식한다. (12물리03-02)

빛과 전자가 입자와 파동의 성질을 동시에 나타내는 이중성을 이중 슬릿 실험으로 확인한다. (12물리03-03)

반사 법칙과 스넬의 굴절 법칙(n₁sinθ₁=n₂sinθ₂)을 이용해 빛의 경계면 거동을 분석한다.

빛의 중첩과 간섭을 통해 빛의 파동성을 확인하고 이를 이용한 기술과 현상을 설명한다. (12물리03-01)

상대론적 운동량(p=γmv)과 총에너지(E=γmc²)를 정의하고 E²=(pc)²+(mc²)² 관계를 이해한다.

광속에 가까운 속도로 운동하는 관성계에서 시간이 느리게 흐르는 시간 팽창(t=γt₀)을 이해한다.

원자·분자 등 속박계에서 에너지가 연속이 아닌 불연속적인 값만 가질 수 있는 에너지 양자화를 이해한다.

고체의 에너지띠 구조에 따라 도체·반도체·부도체를 구분하고 p형·n형 반도체의 특성을 이해한다. (12물리03-05)

원소마다 고유한 선 스펙트럼이 나타나는 이유를 전자의 에너지 준위 전이와 방출 광자 에너지로 설명한다.

영의 이중 슬릿 실험에서 경로차에 따른 보강·상쇄 간섭무늬 간격(Δy=λL/d)을 계산하고 빛의 파장을 측정한다.

밀한 매질에서 소한 매질로 입사할 때 임계각 이상에서 빛이 완전히 반사되는 전반사 조건을 이해한다.

E=mc²으로 표현되는 질량과 에너지의 등가성을 핵반응과 입자 생성·소멸 사례에 적용한다.

X선이 전자와 탄성 충돌하여 파장이 길어지는 콤프턴 산란으로 광자의 입자성을 확인한다.

모든 관성계에서 광속이 동일하다는 원리로부터 시간 팽창, 길이 수축 현상이 나타남을 알고 사회적 영향을 탐구한다. (12물리03-06)

플랑크가 에너지 양자 가설(E=nhf)로 흑체 복사 스펙트럼을 설명하며 양자론의 출발점이 됨을 이해한다.

p형·n형 반도체를 접합했을 때 공핍층이 형성되고 순방향·역방향 바이어스에 따라 전류 흐름이 달라짐을 이해한다.

교류의 생성 원리, 실효값, 변압기의 권수비와 전압·전류 변환 관계를 이해한다.

유도 전류는 자기 선속 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 렌츠 법칙을 통해 에너지 보존과 연결한다.

전류가 흐르는 폐경로 주위의 자기장 선적분이 전류에 비례한다는 앙페르 법칙으로 도선·솔레노이드의 자기장을 계산한다.

코일에서 전류 변화가 자기 선속 변화를 유발해 역기전력을 발생시키는 자기 인덕턴스(L, 단위 H)를 이해한다.

전류가 흐르는 도선 주변에 형성되는 자기장과 전류의 자기 작용을 이용하여 스피커·전동기 등 에너지 전환 장치의 원리를 설명한다. (12물리02-05)

강자성체·상자성체·반자성체 등 자성체의 종류를 알고 일상생활·산업 기술에서 자성체가 활용되는 예를 탐구한다. (12물리02-04)

전기력선으로 전기장의 방향과 세기를 시각화하고, 가우스 법칙으로 대칭 전하 분포의 전기장을 구한다.

전류(I=Q/t), 저항(R), 전압(V)의 관계인 옴 법칙(V=IR)을 직·병렬 회로와 소비 전력에 적용한다. (12물리02-02)

단위 전하당 전기 퍼텐셜 에너지인 전위(V)와 전위차(전압)를 정의하고 전기 회로에 적용한다. (12물리02-01)

자기 선속이 변할 때 기전력이 유도되는 패러데이·렌츠 법칙을 발전기·무선충전·무선통신에 적용한다. (12물리02-06)

정지 전하 사이의 쿨롱 힘과 전기장의 개념을 이해하고 전기력선으로 장의 방향·세기를 표현한다. (12물리02-01)

저항을 직렬·병렬로 연결했을 때 합성 저항을 계산하고 각 저항에 걸리는 전압·전류 분배를 분석한다.

두 도체판 사이에 전하를 저장하는 축전기의 전기 용량(C=Q/V)과 센서·신호 입력 장치 응용을 이해한다. (12물리02-03)

두 점전하 사이의 정전기력 크기(F=kq₁q₂/r²)가 거리 제곱에 반비례하고 전하량 곱에 비례함을 이해한다.

분기점에서 전류의 합이 0(KCL)이고 폐회로에서 전압의 합이 0(KVL)인 키르히호프 법칙으로 복잡한 회로를 해석한다.

코일을 관통하는 자기 선속 변화율에 비례하는 유도 기전력(ε=−dΦ/dt)이 발생하는 패러데이 법칙을 이해한다.

각속도 변화율인 각가속도(α=Δω/Δt)와 회전 운동 방정식(τ=Iα)을 이해한다.

원운동에서 각속도(ω=2π/T)와 선속도(v=rω)의 관계를 이해한다.

외부 돌림힘이 없을 때 각운동량(L=Iω)이 보존됨을 피겨 스케이팅 등의 사례로 이해한다.

외부 힘이 없을 때 물체가 현재 운동 상태를 유지하려는 성질인 관성을 뉴턴 제1법칙으로 이해한다.

회전 운동에서 질량과 유사한 역할을 하는 관성 모멘트(I=Σmr²)를 다양한 형태의 물체에 대해 이해한다.

등속 원운동에서 속도 방향은 변하지만 크기는 일정하며, 중심 방향으로 ac=v²/r의 가속도가 존재함을 이해한다.

F=ma 관계를 이용해 합력과 질량, 가속도의 관계를 정량적으로 분석한다.

회전축에 대한 돌림힘(τ=rF sinθ)과 알짜힘·알짜 돌림힘이 0일 때 평형을 이루는 조건을 구조물의 안정성에 적용한다. (12물리01-01)

일정한 합력이 작용할 때 속도가 균일하게 변하는 운동을 수식과 그래프로 분석한다. (12물리01-02)

합력이 0인 조건에서 물체가 일정한 속도로 직선 운동함을 이해한다.

정지 마찰력과 운동 마찰력을 구분하고, 마찰 계수를 이용해 마찰력의 크기를 계산한다.

스칼라량인 거리와 벡터량인 변위의 차이를 구분하고 위치-시간 그래프에서 변위를 구한다.

충돌 후 일부 운동 에너지가 열·소리 등으로 전환되는 비탄성 충돌에서 운동량만 보존됨을 이해한다.

관측자와 물체 사이의 상대적 운동으로 정의되는 상대 속도를 벡터 뺄셈으로 구한다.

물체의 운동을 속도(벡터)와 가속도로 정량적으로 기술하고, 변위-시간 그래프를 해석한다.

접촉면이 물체를 밀어내는 수직항력과 실이 물체를 당기는 장력을 구분하고 계산한다.

마찰이 없는 계에서 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지의 합이 일정하게 유지됨을 탐구한다. (12물리01-04)

역학적 에너지가 열의 형태로 전환될 때 에너지 총량이 변하지 않음을 에너지 보존 법칙으로 설명한다. (12물리01-05)

열이 역학적 에너지로 전환되는 과정의 효율을 정성적으로 이해하고, 영구기관이 불가능함을 사례로 논증한다. (12물리01-06)

운동 에너지(Ek=½mv²)를 정의하고, 일-에너지 정리를 통해 합력이 한 일과 연결한다. (12물리01-04)

외력이 없는 계에서 충돌 전후 총 운동량이 보존됨을 탄성·비탄성 충돌 사례로 확인한다. (12물리01-03)

운동량(p=mv)과 충격량(I=Ft)의 관계를 이용하여 충돌 현상을 분석한다. (12물리01-03)

회전 기준틀에서 관찰되는 겉보기 힘인 원심력을 비관성계 개념으로 이해한다.

원운동하는 물체에 작용하는 구심력(F=mv²/r)과 각속도, 주기의 관계를 분석한다. (12물리01-02)

합력이 물체에 한 일은 운동 에너지의 변화량과 같음을 일-에너지 정리로 나타낸다. (12물리01-04)

힘이 물체에 한 일(W=Fs cosθ)과 단위 시간당 일인 일률(P=W/t)을 정의하고 계산한다.

공기 저항을 무시했을 때 중력만 작용하여 g≈9.8 m/s²의 가속도로 낙하하는 운동을 분석한다.

물체에 작용하는 모든 힘을 화살표로 나타낸 자유물체도(FBD)를 그려 운동 방정식 풀이에 활용한다.

두 물체가 상호작용할 때 힘의 크기는 같고 방향은 반대임을 뉴턴 제3법칙으로 설명한다. (12물리01-03)

충돌 전후 운동량과 운동 에너지가 모두 보존되는 완전 탄성 충돌을 수식으로 분석한다.

용수철이 변형에 비례하는 복원력(F=−kx)을 발생시키는 후크 법칙을 이해한다.

중력 퍼텐셜 에너지(Ep=mgh)와 탄성 퍼텐셜 에너지를 정의하고 에너지 저장 개념을 이해한다. (12물리01-04)

수평 등속과 수직 등가속도가 합성된 포물선 궤도를 성분 분리로 분석한다. (12물리01-02)

여러 힘을 벡터로 합성하거나 성분으로 분해하여 합력을 구하는 방법을 탐구한다.

전반사를 이용한 광섬유 통신 원리와 레이저 발진 원리(유도 방출)를 이해하고 정보통신·의료 응용 사례를 탐구한다.

이중 슬릿 간섭무늬, 박막 간섭, 편광 현상을 빛의 파동 성질로 설명하고 정밀 측정·광학기기에 응용한다.

홀로그램, CT, MRI, 내시경 등 빛과 전자기파를 이용한 영상기술 및 의료 진단 기술의 물리적 원리를 탐구한다.

등가 원리와 시공간의 휘어짐으로부터 중력 시간 지연이 나타남을 이해하고 GPS 응용 사례를 탐구한다.

뉴턴의 만유인력 법칙(F=GMm/r²)을 이용하여 천체 간 중력과 인공위성 운동을 설명한다.

탈출 속도가 광속 이상인 슈바르츠실트 반지름 내부의 시공간 영역인 블랙홀의 형성과 특성을 이해한다.

인공위성이 구심력으로 만유인력을 받아 원궤도를 유지하는 조건과 궤도 속도를 계산한다.

강한 중력에 의해 시공간이 휘어 빛의 경로가 굴절되는 중력 렌즈 효과를 일반 상대성 이론으로 설명한다.

일반 상대성 이론에서 질량이 시공간을 휘어지게 하여 중력이 나타남을 개념적으로 이해한다.

중력장 세기(g=GM/r²)와 중력 퍼텐셜 에너지를 이용해 위성 궤도와 탈출 조건을 분석한다.

가속하는 질량이 시공간의 뒤틀림을 파동으로 방출하는 중력파를 아인슈타인 예측과 LIGO 검출 사례로 이해한다.

행성 운동의 타원 궤도, 면적 속도 일정, 주기-반지름 관계를 케플러 3법칙으로 이해한다.

역학적 에너지 보존을 이용하여 행성별 탈출 속도를 구하고, 운동량 보존으로 로켓 발사 원리를 설명한다.

방사성 핵종이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 고유한 시간인 반감기(N=N₀(½)^(t/T½))를 방사성 연대 측정에 적용한다.

불안정한 핵이 α(헬륨핵), β(전자·반중성미자), γ(고에너지 광자) 방사선을 방출하며 안정한 핵으로 변환됨을 이해한다.

하이젠베르크의 불확정성 원리(ΔxΔp ≥ ħ/2)에 따라 위치와 운동량을 동시에 정밀하게 알 수 없음을 이해한다.

미시 입자의 파동함수 시간 변화를 기술하는 슈뢰딩거 방정식의 의미를 개념적으로 이해하고 수소 원자 해와 연결한다.

전자 등 소립자가 갖는 내재적 각운동량인 스핀(s=½)이 전자기적 자기 모멘트를 낳고 MRI 등에 응용됨을 이해한다.

양자 얽힘, 양자 암호 통신, 양자 컴퓨터의 원리와 현재 기술 수준을 탐구한다.

공간적으로 분리된 두 입자의 상태가 비국소적으로 상관되는 양자 얽힘 현상과 EPR 역설, 벨 부등식 검증을 이해한다.

슈뢰딩거 방정식의 의미, 확률 해석, 불확정성 원리를 통해 미시 입자의 양자적 거동을 이해한다.

원자핵이 양성자와 중성자(핵자)로 구성되며 강한 핵력으로 결합되어 있음을 이해하고 핵번호·질량수를 구분한다.

관측 전 양자계가 여러 상태의 선형 중첩으로 존재하다가 측정 시 하나의 상태로 붕괴하는 양자 중첩 원리를 이해한다.

핵자들을 결합시키는 에너지에 해당하는 질량 결손(Δm)과 결합 에너지(E=Δmc²)를 핵분열·핵융합 에너지와 연결한다.

임계 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 초전도 현상과 마이스너 효과, 자기 부상 원리를 이해한다.

고전적으로 통과 불가능한 퍼텐셜 장벽을 입자가 파동 함수의 지수적 감쇠로 투과하는 현상을 이해한다.

양자역학에서 입자의 상태를 기술하는 파동함수 Ψ의 절댓값 제곱(|Ψ|²)이 입자가 발견될 확률 밀도임을 이해한다.

원자핵의 구성(양성자·중성자), 결합 에너지, 핵분열·핵융합 및 α·β·γ 붕괴를 탐구한다.

무거운 핵(우라늄 등)이 중성자 충돌로 쪼개져 큰 에너지를 방출하는 핵분열 연쇄 반응과 원자력 발전 원리를 탐구한다.

가벼운 핵(수소 동위원소)이 합쳐져 더 안정한 핵이 되며 막대한 에너지를 방출하는 핵융합의 원리와 태양 에너지를 이해한다.

기체 분자의 무질서한 열운동으로 압력과 온도를 설명하는 기체 운동론에서 평균 운동 에너지와 온도의 관계를 이해한다.

무질서도를 나타내는 상태 함수인 엔트로피(ΔS=Q/T)가 고립계에서 항상 증가하거나 유지됨을 이해한다.

열이 에너지의 한 형태임을 이해하고 온도, 열량, 내부 에너지의 관계를 탐구한다.

열기관이 고열원에서 흡수한 열 일부를 일로 전환하고 나머지를 방출하는 원리와 카르노 효율을 탐구한다.

계에 가해진 열이 내부 에너지 증가와 외부에 한 일의 합임을 열역학 제1법칙으로 나타낸다.

열이 자발적으로 저온에서 고온으로 이동하지 않음을 엔트로피 증가 법칙으로 이해한다.

열이 전도(접촉), 대류(유체 흐름), 복사(전자기파)의 세 방식으로 전달됨을 일상 사례에서 분석한다.

온도(물질의 뜨거움 정도), 열(에너지 전달량), 비열(Q=mcΔT), 열용량의 차이를 구분하고 계산한다.

두 열원 사이에서 동작하는 이상적 카르노 기관의 효율 η=1−T저/T고가 이론적 최대 효율임을 이해한다.

전기장과 자기장 속에서 운동하는 전하에 작용하는 로런츠 힘(F=q(E+v×B))을 이해한다.

변위 전류 개념을 포함한 맥스웰 방정식이 전자기파의 존재를 예언함을 개념적으로 이해한다.

전파·마이크로파·적외선·가시광선·자외선·X선·감마선으로 이루어진 전자기파 스펙트럼을 분류하고 활용 사례를 탐구한다.

고유 진동수가 일치할 때 진폭이 커지는 공명과 진동수가 조금 다른 두 소리가 겹칠 때 나타나는 맥놀이를 이해한다.

용수철·진자 계에서 복원력에 의해 주기적으로 반복되는 단순 조화 운동의 주기와 에너지를 분석한다.

줄에 매달린 추가 중력을 복원력으로 단순 조화 운동 하는 단진자의 주기(T=2π√(L/g))를 이해한다.

파원이나 관측자가 이동할 때 관측 진동수가 변하는 도플러 효과를 공식으로 유도하고 적용한다.

용수철-질량 계의 주기(T=2π√(m/k))를 후크 법칙과 연결하여 유도하고 응용한다.

음파가 매질의 압축·팽창으로 전달되는 종파임을 이해하고 음속, 음높이, 음세기를 분석한다.

두 진행파의 중첩으로 형성되는 정상파(배와 마디)와 공명 진동수를 악기 원리에 적용한다.

파동을 특징짓는 물리량인 진폭(A), 파장(λ), 진동수(f), 주기(T=1/f)를 파동 그래프에서 읽고 계산한다.

두 파동이 중첩될 때 나타나는 보강·상쇄 간섭과 장애물 주변에서의 회절 현상을 탐구한다.

매질이 달라지는 경계면에서 파동이 반사·굴절되는 원리와 임계각 이상에서 전반사가 일어나는 조건을 이해한다.

파동의 파장, 진동수, 속도의 관계(v=fλ)와 매질 내 에너지 전달 방식을 이해한다.

횡파인 빛이 특정 방향으로만 진동하는 편광 상태가 될 수 있음을 편광 필터와 말뤼스 법칙으로 이해한다.

진동 방향과 파동 진행 방향의 관계에 따라 횡파(빛)와 종파(소리)로 구분한다.