우리가 걸을 때 신발과 바닥 사이에 마찰이 발생하므로, 마찰발광 현상이 일어날 가능성이 있습니다. 마찰이나 충격이 가해지면 물체 내부의 분자나 원자들이 에너지를 받아 들뜬 상태가 됩니다. 이 들뜬 상태의 분자나 원자들은 안정된 상태로 돌아오면서 여분의 에너지 빛(광자)의 형태로 방출하게 됩니다.
마찰발광은 대부분 비대칭적인 결정 구조를 가진 물질에서 발생합니다. 예를 들어 설탕이나 석영등이 있습니다. 물체 내부에서 전하분리가 일어납니다. 이로 인해 전기장이 생성되고 이 전기장이 주변 공기 분자를 들뜬상태로 만들어 빛을 방출하게 합니다.
마찰발광은 빛은 전자기파의 일종이기 때문에 충격이 가해지면 가시광선 또는 자외선의 형태로 방출됩니다. 주로 짮은 파장(고에너지)의 전자기파를 방출하게 됩니다.
마찰발광은 자연에서도 관찰됩니다. 극지방의 얼음이 갈라질 때 푸른 빛이 나는 현상이 있습니다.
마찰발광은 물질에 마찰이나 충격이 가해졌을 때, 물질 내부의 분자나 원자가 에너지를 흡수했다가 다시 빛의 형태로 방출하는 현상이므로, 이를 설명하는 데는 광자의 에너지와 전자기파의 파장/주파수 관계가 핵심입니다.
광자의 에너지(E)는 다음과 같이 표현됩니다.
전자기파의 파장(λ)과 주파수(f)는 빛의 속도(c)로 연결됩니다.
위의 두 공식을 결합하면, 광자의 에너지(E)를 파장(λ)으로 표현할 수 있습니다.
예를 들어, 마찰발광으로 파장이 500nm(가시광선 범위)인 빛이 방출되었다고 가정해 봅시다. 이 빛의 광자 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
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