자연계열 5번

(마) 빛의 입자인 광자는 진동수나 파장과 같은 파동의 특성도 지니고 있다. 또한 광자는 특정한 광학 매질을 통과할 때 그 진동수가 본래의 광자와 다른 두 개의 광자로 나뉘는 현상이 일정한 확률로 발생하는데, 이를 ‘자발적 광 변환’이라 부른다. ‘자발적 광 변환’이 일어나면 생성되는 광자들의 진동수($\displaystyle f _{1}$, $\displaystyle f _{2}$)와 초기 진동수($\displaystyle f _{0}$) 사이에는 에너지 보존법칙에 의해 다음의 관계가 성립한다.

$\displaystyle f_0=f_1+f_2$

‘자발적 광 변환’에 의해 아래 그림과 같이 광자 쌍이 생성되므로, 동시에 진행하는 한 쌍의 광자가 필요한 경우 유용하게 사용된다.

(바) 기찻길 위에 서서 직선으로 길게 뻗은 선로를 바라보면, 두 선이 평행함에도 불구하고 먼 곳에서 만나는 것처럼 보인다. 이와 같이 (0, 0, 1)에 위치한 관찰자 P가 xy 평면에서 y 축 양의 방향으로 무한히 뻗어 있는 평행한 두 직선 $\displaystyle l _{1}$, $\displaystyle l _{2}$를 보면 아래와 같이 만나는 것으로 보인다.

(0, 1, 0)을 지나면서 xz 평면과 평행한 평면을 L이라 하자. 이 경우 관찰자 P에게는, xy 평면의 점과 관찰자 P를 연결하는 선이 평면 L 위에 있는 점으로 보인다. 위의 두 직선 $\displaystyle l _{1}$, $\displaystyle l _{2}$를 평면 L을 통하여 보면 다음 그림과 같다.