2-1. 전자기파의 성질 — 속도, 편광, 에너지
빛보다 빠른 것은 없다 — 정말?
지금 이 순간, 당신의 눈에는 태양에서 출발한 빛이 들어오고 있다. 그 빛이 태양을 떠나 지구까지 오는 데 걸린 시간은 약 8분 20초. 태양과 지구 사이의 거리는 약 1억 5천만 킬로미터이다. 계산해보면, 빛은 1초에 약 30만 킬로미터를 달린다.
잠깐, 이 숫자가 얼마나 놀라운지 느껴보자. 서울에서 부산까지는 약 400km이다. 빛은 1초에 서울-부산을 750번 왕복할 수 있다. 지구를 한 바퀴 도는 것도 1초에 약 7바퀴 반이다.
그런데 더 놀라운 것이 있다.
이 속도는 우주에서 가장 빠른 속도이며, 어떤 물질도, 어떤 정보도 이 속도를 넘을 수 없다.
빛의 속도는 왜 하필 그 값일까? 누가 정한 것일까? 그리고 빛은 속도 말고 어떤 성질을 가지고 있을까?
앞선 절에서 우리는 맥스웰이 전기장과 자기장이 서로를 만들어내며 공간을 통해 퍼져나간다는 것, 즉 전자기파의 존재를 예측했음을 보았다. 이제 이 전자기파가 구체적으로 어떤 성질을 가지는지 하나씩 살펴볼 차례이다. 전자기파의 속도는 어디서 결정되는지, 전자기파가 진동하는 방향에는 어떤 규칙이 있는지, 그리고 전자기파가 에너지를 어떻게 운반하는지를 알게 될 것이다.