마이크로파는 전파 가운데 주파수가 높은 쪽 끝에 속하며, 파장이 약 1밀리미터에서 1미터까지이다. 이 사이트에는 파장이 1센티미터인 마이크로파가 나와 있다. 이는 가장 짧은 마이크로파의 10배이고 가장 긴 마이크로파의 100분의 1로, 마이크로파 대역에서 짧은 쪽에 가깝다.

파장

마이크로파는 빛과 마찬가지로 전자기파이다. 전자기파는 전기 에너지와 자기 에너지가 함께 공간을 이동하는 파동이다. 파장은 한 마루에서 다음 마루까지의 거리이다. 주파수는 1초마다 한 지점을 지나가는 마루의 수이며, 헤르츠로 센다. 파장이 짧을수록 주파수는 높다.

파장이 1센티미터인 마이크로파의 주파수는 약 30기가헤르츠이며, 따라서 1초마다 약 300억 개의 마루가 한 지점을 지나간다. 미국의 작업장 안전 담당 기관인 산업안전보건청(OSHA)은 마이크로파를 300메가헤르츠(1초에 3억 개의 마루)에서 300기가헤르츠까지의 주파수로 정의한다. 이 주파수는 파장 1미터에서 1밀리미터에 해당한다.

전 세계의 전파 사용을 조정하는 국제전기통신연합(ITU)은 전파 대역을 파장의 길이에 따라 이름 붙인다. 3~30기가헤르츠는 "센티미터파", 30~300기가헤르츠는 "밀리미터파"라고 부른다. 29.98기가헤르츠인 1센티미터 파동은 센티미터파 대역에서 주파수가 가장 높은 끝에 있다.

크기 비교

파장이 1센티미터인 파동 2개를 끝과 끝을 맞대어 한 줄로 늘어놓으면 미국 페니의 지름을 조금 넘는 길이에 이른다. 페니의 지름은 19밀리미터이다.
지름이 1.6센티미터인 표준 유리구슬은 지름이 이 마이크로파 파장의 약 1.6배이다.
전자레인지는 파장이 약 12센티미터인 전파를 쓴다. 이는 이 마이크로파 파장의 12배이다.
가시광선 가운데 파장이 가장 긴 빛은 붉은빛이며, 파장이 약 700나노미터이다. 1나노미터는 10억분의 1미터이므로, 1센티미터 마이크로파의 파장은 붉은빛의 약 14,000배이다.

마이크로파의 쓰임

전자레인지는 마그네트론이라는 전자관으로 마이크로파를 만든다. 이 파동은 전자레인지의 금속 벽에서 반사되고 유리, 종이, 플라스틱은 통과하지만, 음식은 이를 흡수한다. 마이크로파는 음식 속 물 분자를 진동시키고, 이 움직임이 만드는 열이 음식을 익힌다.

마이크로파는 전화와 텔레비전 신호도 실어 나른다. 레이더는 마이크로파로 과속 차량을 찾아내고, 도플러 기상 레이더는 마이크로파로 폭풍의 움직임을 추적한다. 대부분의 통신위성도 마이크로파로 지상에 신호를 보낸다. 우주 통신에서 주파수 27.5~30기가헤르츠, 파장 1.0~1.1센티미터의 전파는 30기가헤르츠 대역이라고 불린다.

우주 초기의 마이크로파

1965년 벨 전화 연구소의 아노 펜지어스와 로버트 윌슨은 미국 뉴저지주 홀름델에서 길이 6미터의 뿔 안테나로 전파 잡음을 측정하고 있었다. 이들은 파장 7.35센티미터, 즉 이 사이트에 나온 파동의 약 7배인 파장에서 설명할 수 있는 양보다 많은 잡음을 포착했다. 이 잡음은 하늘의 모든 방향에서 똑같이 들어왔다.

두 사람의 논문과 함께 발표된 프린스턴 대학교 물리학자들의 논문이 이에 대한 설명을 내놓았다. 이 잡음은 우주 마이크로파 배경 복사였다. 우주 마이크로파 배경 복사는 우주의 나이가 약 38만 년이었을 때 방출된 빛으로, 우주 전체에 퍼져 있다. 펜지어스와 윌슨은 "우주 마이크로파 배경 복사의 발견"으로 1978년 노벨 물리학상을 함께 받았다.

출처

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A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s. Penzias and Wilson, The Astrophysical Journal, 1965.
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