탐구당에서 펴낸 "현대물리실험"은 대학의 물리전공실험, 혹은
일반물리실험에서 활용할 만한 주제를 다루고 있습니다.
머 리 말이 책은 대학에서 물리학을 전공하는 학생이 학부 3, 4학년 과정에서 주로 실험하는 내용들을 모아서 엮은 것이다. 학생들은 지금까지 전공실험을 할 때 실험기구와 함께 공급되는 실험 안내서에 의존하였으나, 그것들 중 대부분이 영문으로 되어 있거나 설명이 충실치 못하여 학생들에게 별 도움이 되지 못하였다. 또한 일반물리학 실험에 대하여서는 한국물리학회의 실험서를 비롯하여 여러 가지 좋은 실험서가 많이 나와 있으나, 전공실험에 대하여는 최근의 실험과정에 걸맞은 실험서가 거의 없었다. 이러한 이유로 저자들이 지금까지 실험을 담당하면서, 학생들에게 실험에 임하기 전의 사전지식을 제공하거나 동기를 유발하는 데에 큰 어려움을 겪었고, 학생들도 막상 실험에 임하여서 실험기구에 대한 조작법이나 실험내용을 온갖 시행착오를 겪고 어렵게 알아내게 되어 실험의 효과가 반감될 수 밖에 없었다. 이러한 점에 대하여 저자들은 늘 부담을 갖던 차에 우선 저자가 겪어 본 실험을 중심으로 하여 교재를 엮기로 하였다. 이 책은 주로 물리학과의 전공실험중에서 주로 2학년에서 역학 및 전자공학실험을 이수한 학생이 3학년, 4학년 과정에서 현대물리학실험이나 광학실험, 파동실험, 고체물리실험등으로 실험할 수 있는 내용들을 담고 있다. 특히 많은 내용이 레이저나 마이크로파, 음파, X 선 등의 실험으로, 우리의 일상생활에서 쉽게 경험하지 못하는 파의 간섭, 회절, 정상파 등을 이해하는데 기여할 것이다. 파동에 대한 이해는 입자도 파동의 속성을 가지고 있다는 물질파의 개념으로부터 출발한 입자의 파동역학 즉 양자역학에 대한 거부감을 해소할 것으로 기대한다. 그 외에 물리학의 발전에 있어서 획기적인 기여를 한 여러 실험들도 재현하여 그 의미를 되새겨서 지금의 물리학 체계에 대한 이해를 돕고자 하였다. 이 책에서는 각 실험 주제에 대하여 이론 부분을 비교적 자세히 다루었다. 이론 부분에서 학생들이 실험에 대한 역사적인 의의나 내용 등을 알게 됨으로서 실험을 더 흥미 있게 할 수 있도록 노력하였다. 또한 학생들이 주위에서 쉽게 참고할 만한 교재들을 제시하여 도움이 되도록 하였다. 저자들이 처음 이 책을 쓰기로 작정할 때에는 학생들이 실험 결과의 처리에나, 분석 등에 컴퓨터를 잘 이용할 수 있도록 이 책에 관련 내용을 많이 넣기로 하였다. 저자가 학생들과 같이 실험을 하면서 컴퓨터 이용을 유도하였고, 이것이 컴퓨터에 익숙해지는 계기가 될 뿐만 아니라 실험 그 자체에도 흥미를 더 하는 것을 알았기 때문이었다. 그러나 시간이 허락치 않아 충분한 내용을 넣지 못하고 보충자료로서 Mathcad를 이용하여 데이터 처리를 하는 예 하나와 계산표(spread sheet)를 이용하여 수치해석을 하는 예 하나만 넣게 되었다. 사정이 순조로워져 개정판을 내게 된다면 컴퓨터를 이용한 모의실험의 과정을 추가하고자 한다. 지금은 컴퓨터의 사용이 자유롭고 좋은 소프트웨어들이 많이 있기 때문에 학부 실험과정에 모의실험을 한 학기 정도 개설할 필요가 있다고 생각한다. 실제로 양자역학 등의 과목은 모의실험을 통하여 이해를 증진 시킬 수 있을 것이다. 실험을 하는 학생들에게 당부하고자 한다. 학부 실험의 여러 상황은 장차의 전문 연구에서, 사회 생활에서 종종 부딪히는 일들의 축소판이다. 실험을 성실히 임함으로서 '문제해결'을 능력을 기를 수 있는 것이다. 학생 중에는 이론만 중시하고 실험을 소홀히 하는 경우가 더러 있는데 이는 매우 잘못 된 것이다. 백문이불여일견이라는 말처럼 한번의 실험은 몇 시간의 강의보다 더 효과적인 경우가 많다. 실험을 통해서 물리학에 대한 이해를 깊게 하는 데는 학생들 스스로가, 애초에 그 실험을 경건한 마음으로 시작하여 실패에 실패를 거듭한 끝에 간신히 성공한 첫 실험물리학자의 자세를 닮을려고 노력해야 할 것이다. 비록 현재는 보잘 것 없어 보이는 실험장치라 할 지라도 처음 그 장치를 개발한 물리학자들은 물리학사에 중요한 위치를 차지하고 있다. 마지막으로 이 책을 엮는데 여러 사람들의 도움이 있었음을 밝혀 둔다. 특히 실험에 흥미를 가지고 저자와 많은 실험을 같이 한 최홍수 교수님, 이영조 선생, 이종옥 군, 임종열 군 등에게 고마움을 표한다. 저자가 재직하고 있는 학교의 교과과정 '중급물리실험', 본과 학술발표 등에 관심을 가지고 실험에 열성을 다한 물리학과 여러 학생들에게 또한 고마움을 표하고자 한다. 저자를 대표해서
차 례실험 1. 전자의 비전하(e/m) 측정 |