#2 선 스펙트럼의 종류

문제 1 · OX 문제

고온의 기체가 특정 파장의 빛을 내보낼 때 나타나는 것은 방출 스펙트럼이다.

정답: O

펄펄 끓는 뜨거운 사우나에 갇힌 기체들을 상상해 보세요! 열기를 주체하지 못하고 "앗 뜨거워! 에너지 좀 밖으로 버려야겠어!" 하면서 밖으로 빛의 야광봉을 시원하게 뿜어 던진답니다. 이렇게 에너지를 밖으로 시원하게 내뿜으니까 당연히 '방출' 스펙트럼이겠죠?

문제 2 · OX 문제

흡수 스펙트럼은 검은 바탕에 밝은 색의 선이 나타나는 형태이다.

정답: X

까만 밤하늘(검은 바탕)에 예쁜 네온사인이 켜진 것(밝은 선)은 에너지를 뿜어내는 '방출 스펙트럼'이에요! 흡수 스펙트럼은 반대로, 꽉 찬 무지개색 띠 위에 누군가 까만색 크레파스로 줄을 그어놓은 것처럼(파먹은 것처럼) 생겼답니다.

문제 3 · OX 문제

저온의 기체를 통과한 별빛은 특정 파장의 빛이 사라진 흡수 스펙트럼을 만든다.

정답: O

별빛이라는 아주 맛있는 우주 뷔페가 지구로 배달되는데, 길목에 굶주린 차가운 기체(우주 먼지)가 서 있는 거예요. 이 녀석들이 자기가 좋아하는 반찬(특정 색깔의 빛)만 쏙쏙 훔쳐먹어 버렸으니, 지구에 도착한 뷔페에는 파먹힌 자리만 까맣게 빈 '흡수선'이 생기는 거랍니다.

문제 4 · OX 문제

같은 원소라면 방출선의 위치와 흡수선의 위치가 서로 일치한다.

정답: O

원소가 같으면 에너지를 뱉어낼 때(방출)나 훔쳐 먹을 때(흡수)나 항상 자기가 좋아하는 똑같은 위치(파장)를 고집해요. 마치 물감을 짜고 반으로 접은 데칼코마니처럼 두 선의 위치는 위아래로 완벽하게 겹친답니다!

문제 5 · OX 문제

별의 대기를 구성하는 원소의 종류에 따라 흡수선의 위치가 달라진다.

정답: O

별을 감싸고 있는 가스 이불(대기)에 수소가 사는지 헬륨이 사는지에 따라 훔쳐 먹는 빛의 색깔이 완전히 달라져요. 과학자들은 이 까맣게 파먹힌 흡수선의 위치만 보고도 그 별에 어떤 원소가 살고 있는지 셜록 홈스처럼 정확하게 추리해 낸답니다.

문제 6 · OX 문제

방출 스펙트럼에서 나타나는 밝은 선을 '흡수선'이라고 부른다.

정답: X

에너지를 뺏겨서 까맣게 멍든 자국을 '흡수선'이라고 하고, 어두운 우주로 힘차게 레이저 빔을 쏘듯 밝게 내뿜은 선은 이름 그대로 아주 정직하게 '방출선'이라고 불러줘야 해요!

문제 7 · 빈칸 채우기

고온의 기체가 특정 파장의 빛을 내보내어 밝은 선을 만드는 것을 ( ) 스펙트럼이라고 합니다. (2글자)

정답: 방출

앗 뜨거워! 고온의 기체가 넘치는 에너지를 주체하지 못하고 우주 밖으로 빛을 시원하게 뿜어 던지는 화려한 쇼를 떠올려 보세요. 밖으로 쏘아 보내니까 '방출'입니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

흡수 스펙트럼은 무지개색의 ( ) 스펙트럼 위에 검은색 선이 나타나는 형태입니다. (2글자)

정답: 연속

도둑이 파먹은 검은 선(흡수선)이 눈에 확 띄려면, 배경에 빈틈없이 꽉 찬 무지개색 '연속' 스펙트럼이 새하얀 도화지처럼 쫙 깔려 있어야 한답니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

원소마다 선의 위치가 다른 이유는 각 원소가 가진 고유한 ( ) 때문입니다. (2글자)

정답: 특징, 성질, 특성

원소들마다 에너지를 좋아하는 입맛과 내부 구조가 다 달라서 자기만의 독특한 자리에 흔적을 남겨요. 이 절대 변하지 않는 고유한 '특성' 덕분에 우리가 원소들을 구별할 수 있죠.

문제 10 · 빈칸 채우기

저온의 기체는 광원에서 오는 빛 중 ( ) 파장의 빛만을 흡수하여 검은 선을 만듭니다. (2글자)

정답: 특정

차가운 우주 기체는 아무 빛이나 다 갉아먹는 식충이가 아니에요! 자기 에너지 입맛에 딱 맞는, 아주 정확히 정해진 '특정' 파장의 빛만 우아하게 골라 먹는 미식가랍니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

방출 스펙트럼을 관찰하면 ( ) 바탕에 밝은색의 선들이 나타나는 것을 볼 수 있습니다. (3글자)

정답: 검은색

빛이 전혀 없는 캄캄한 우주(검은색 바탕) 무대에서, 빛나는 고온의 가스 구름이 마치 네온사인처럼 밝은 선을 뿅뿅 뿜어내는 멋진 라이브 공연을 상상해 보세요.

문제 12 · 빈칸 채우기

별빛이 별의 대기나 우주의 성간 기체를 통과할 때 주로 나타나는 것은 ( ) 스펙트럼입니다. (2글자)

정답: 흡수

따뜻한 무지개 빛이 차가운 기체 마을을 통과하다가 깡패 같은 기체들에게 빛 에너지를 삥 뜯긴(?) 거예요. 에너지를 가로채여 빼앗겼으니 당연히 멍자국 같은 '흡수' 스펙트럼이 나타나겠죠?

문제 13 · 단답형

흡수 스펙트럼에서 나타나는 가느다란 검은색 선을 무엇이라 합니까? (3글자)

정답: 흡수선

차가운 기체가 지나가는 빛을 냠냠 흡수해버려서 무지개 바탕에 까맣게 이 빠진 것처럼 남은 흔적이에요. 빛을 흡수해서 생긴 선이니 이름도 아주 직관적으로 '흡수선'이죠!

문제 14 · 단답형

고온의 기체가 방출하는 빛의 띠에서 나타나는 밝은 선의 명칭은? (3글자)

정답: 방출선

뜨거운 기체가 캄캄한 우주 공간으로 힘차게 쏘아 올린 밝은 빛의 레이저 쇼! 빛을 우주로 방출해서 만든 선이니까 당연히 '방출선'이랍니다.

문제 15 · 단답형

선의 위치와 개수 등이 원소마다 달라 원소를 구별할 수 있게 해주는 특징을 원소의 ( )라고 합니다. (2글자)

정답: 지문

CSI 과학수사대 경찰이 사건 현장에서 범인의 지문을 채취해 누구인지 정확히 찾아내듯, 천문학자들은 별빛의 스펙트럼 선(지문)을 보고 우주 공간의 숨은 원소들을 완벽하게 찾아낸답니다!

문제 16 · 단답형

광원과 분광기 사이에 저온의 기체를 놓았을 때, 이 기체가 통과하는 빛에 대해 수행하는 물리적 작용은? (2글자)

정답: 흡수

차가운 기체는 에너지가 고파서 늘 덜덜 떨고 있어요. 그래서 자기 앞을 지나가는 따뜻한 빛 에너지를 보면 참지 못하고 낼름 가로채서 훔쳐 먹는(흡수하는) 엄청난 행동을 한답니다.

문제 17 · 단답형

스펙트럼에서 선이 나타나는 위치를 결정하는 것은 기체를 이루는 무엇의 종류입니까? (2글자)

정답: 원소

별의 대기에 수소가 살고 있냐, 헬륨이 살고 있냐! 바로 물질을 이루는 가장 근본적인 단위인 '원소'의 정체성이 스펙트럼 선의 위치와 개수라는 모든 운명을 결정짓는답니다.

문제 18 · 단답형

선 스펙트럼의 위치가 원소의 종류를 알려준다면, 선의 ( )를 분석하면 그 원소의 양을 알 수 있습니다. (2글자)

정답: 굵기

선이 나타난 '위치'가 원소의 이름표라면, 선이 얼마나 뚱뚱하게 칠해졌는지 보여주는 '굵기(진하기)'는 그 원소가 우주에 얼마나 많이 모여 살고 있는지(질량비)를 알려주는 우주 체중계와 같아요!

문제 19 · 보기 선택

방출 스펙트럼이 나타나는 조건으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 광원에서 나온 빛이 저온의 기체를 통과할 때
• ㄴ. 고온의 기체가 특정 파장의 빛을 내놓을 때
• ㄷ. 검은 바탕에 밝은색의 선이 나타날 때

정답: ㄴ, ㄷ

방출 스펙트럼은 빛을 뿜어내는 화려한 아이돌 무대와 같아요! 앗 뜨거운 열기(고온, ㄴ)와 어둠을 가르는 네온사인(밝은 선, ㄷ)이 핵심 키워드랍니다. (ㄱ)은 도둑(저온 기체)이 빛을 훔쳐 가는 완전 정반대의 흡수 상황이에요.

문제 20 · 보기 선택

흡수 스펙트럼의 특징으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 연속 스펙트럼에 검은색 선이 나타난다.
• ㄴ. 별의 대기를 통과한 별빛에서 관찰된다.
• ㄷ. 기체가 빛의 모든 파장을 골고루 흡수한다.

정답: ㄱ, ㄴ

차가운 기체는 입맛이 아주 까다로운 초일류 미식가라서 모든 반찬(빛)을 다 먹지 않고, 자기가 좋아하는 '특정 파장'만 얇게 골라 먹어요. 그래서 화면 전체가 어두워지는 게 아니라, 무지개 바탕에 가느다란 검은 선만 툭툭 생기는 거랍니다(ㄷ: X).

문제 21 · 보기 선택

같은 원소의 방출 스펙트럼과 흡수 스펙트럼을 비교한 것으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 선이 나타나는 위치가 서로 일치한다.
• ㄴ. 선이 나타나는 배경색이 서로 같다.
• ㄷ. 선의 굵기를 통해 원소의 함량을 알 수 있다.

정답: ㄱ, ㄷ

원소가 같다면 데칼코마니처럼 선의 위치(ㄱ)와 뚱뚱한 정도(굵기를 통한 양 분석, ㄷ)는 완벽히 일치해요. 하지만 배경색은 무지개색(흡수)과 까만색(방출)으로 마치 낮과 밤처럼 완전히 반대랍니다(ㄴ: X).

문제 22 · 보기 선택

선 스펙트럼 분석이 유용한 이유를 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 직접 가지 않고도 멀리 있는 별의 성분을 알 수 있다.
• ㄴ. 우주에 수소와 헬륨이 어떤 비율로 있는지 계산할 수 있다.
• ㄷ. 모든 원소가 똑같은 위치에 선을 만들기 때문이다.

정답: ㄱ, ㄴ

스펙트럼 분석의 진짜 마법은 우주선을 타지 않고도 지구 방구석에서 수억 광년 떨어진 별의 성분(ㄱ)과 양(ㄴ)을 알아낸다는 거예요! 만약 모든 원소가 똑같은 위치에 선을 만든다면(ㄷ) 구별 자체가 불가능해서 지문 역할을 아예 못 하겠죠?

문제 23 · 보기 선택

스펙트럼 분석 시 관찰되는 현상으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 여러 원소가 섞여 있으면 모든 원소의 선이 겹쳐서 나타난다.
• ㄴ. 원소의 종류가 같으면 선의 위치는 항상 같다.
• ㄷ. 기체의 온도가 높을수록 항상 검은색 흡수선이 생긴다.

정답: ㄱ, ㄴ

우주 대기에 여러 물질이 섞여 있으면 각자의 스펙트럼 선도 마치 복잡한 바코드처럼 한 화면에 다 겹쳐서 화려하게 나타나요(ㄱ). 그리고 온도가 아주 높아지면 기체가 에너지를 뺏어 먹는(흡수선) 게 아니라, 오히려 "앗 뜨거워" 하며 스스로 빛을 뿜어냅니다(방출선)(ㄷ: X).

문제 24 · 보기 선택

별의 흡수 스펙트럼을 통해 알 수 있는 사실로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오。

• ㄱ. 별의 대기를 이루는 원소의 종류
• ㄴ. 우주에 존재하는 수소와 헬륨의 질량비
• ㄷ. 별이 탄생한 정확한 날짜와 시간

정답: ㄱ, ㄴ

스펙트럼은 빛이 수억 광년을 날아 우리에게 배달해 준 우주의 '성분 검사표'이자 '함량 성적표'예요. 하지만 아쉽게도 이 별이 정확히 몇 년 몇 월 며칠 몇 시에 태어났는지 알려주는 '출생신고서' 역할까지는 아직 하지 못한답니다(ㄷ: X).

문제 25 · 객관식

방출 스펙트럼에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

• ① 저온의 기체가 빛을 흡수할 때 나타난다.
• ② 무지개색 연속 띠 위에 검은 선이 보인다.
• ③ 고온의 기체가 특정 파장의 빛을 내보낼 때 생긴다.
• ④ 모든 원소의 방출선 위치는 동일하다.
• ⑤ 별빛이 지구 대기를 통과할 때 주로 관찰된다.

정답: ③

방출 스펙트럼을 이해할 땐 '뜨거운 사우나'를 떠올려보세요! 기체들이 엄청 뜨거운 고온 상태가 되면 에너지가 몸에 꽉 차서 견딜 수가 없게 됩니다. 그래서 "에너지 좀 밖으로 버려야겠어!" 하면서 자기가 가진 고유한 에너지를 빛의 형태로 우주 공간에 시원하게 뿜어내는 거예요. 깜깜한 우주라는 무대 위에서 아이돌(고온 기체)이 화려한 야광봉(특정 파장의 빛)을 힘차게 흔드는 찬란한 장면! 이게 바로 '방출 스펙트럼'이랍니다.

문제 26 · 객관식

흡수 스펙트럼이 형성되는 상황으로 옳은 것은?

• ① 고온의 별빛을 직접 분광기로 관찰할 때
• ② 백열전구의 빛을 프리즘에 통과시킬 때
• ③ 별빛이 저온의 성간 기체를 통과한 후 관찰할 때
• ④ 가열된 수소 기체 방전관을 관찰할 때
• ⑤ 용암에서 나오는 빛을 분광기로 볼 때

정답: ③

우주에서 별이 뿜어내는 빛은 모든 색깔이 골고루 섞인 아주 맛있는 '무지개 뷔페(연속 스펙트럼)'예요. 그런데 이 뷔페가 지구로 배달되는 길목에, 하필이면 너무너무 배가 고파서 덜덜 떨고 있는 차가운 가스 구름(저온의 기체)이 도둑처럼 우뚝 서 있는 겁니다. 이 녀석들이 그냥 보내주지 않고 자기가 제일 좋아하는 반찬(특정 파장의 빛)만 쏙쏙 빼먹어버리죠! 그래서 우리가 지구에서 받아보면 기체가 파먹은 자리만 까맣게 텅 빈 무지개가 도착하게 됩니다. 이게 바로 흡수 스펙트럼이 만들어지는 완벽한 상황이랍니다.

문제 27 · 객관식

선 스펙트럼을 '원소의 지문'이라고 부르는 근거로 옳지 않은 것은?

• ① 원소마다 선의 위치가 고유하기 때문이다.
• ② 원소마다 선의 개수가 다르기 때문이다.
• ③ 원소마다 선의 굵기가 다르게 나타나기 때문이다.
• ④ 같은 원소라면 어떤 상황에서도 선의 위치가 같기 때문이다.
• ⑤ 모든 원소는 동일한 개수의 선을 가지고 있기 때문이다.

정답: ⑤

사람의 손가락 지문 무늬가 70억 인구 각자 완벽하게 다르듯이, 원소들도 자기만의 고유한 스펙트럼 선들을 가지고 있어요. 선이 생기는 위치뿐만 아니라 띠의 '개수'마저도 수소는 4개, 나트륨은 2개 등 원소마다 완벽하게 달라서, 마치 CSI 과학수사대가 범인을 잡듯 우주의 성분을 정확하게 콕 짚어낼 수 있는 거랍니다! 개수가 모두 같다면 구별하기가 너무 힘들겠죠?

문제 28 · 객관식

태양의 스펙트럼에서 나타나는 수많은 검은 선들을 통해 알 수 있는 사실은?

• ① 태양의 중심부는 아주 차갑다.
• ② 태양의 대기에는 여러 가지 원소가 존재한다.
• ③ 태양은 스스로 빛을 내지 못한다.
• ④ 태양의 거리는 매일 일정하게 변한다.
• ⑤ 태양 주변에는 산소가 전혀 없다.

정답: ②

햇빛이라는 아주 완벽하고 눈부신 무지개가 지구로 날아오려는데, 태양의 겉부분을 둘러싼 대기(가스 이불)가 빛이 출발하기도 전에 자기가 좋아하는 빛을 몰래 파먹어 버린 거예요! 그 까맣게 파먹은 자국(이걸 발견자의 이름을 따서 '프라운호퍼선'이라고 불러요)을 자세히 살펴보면, 굳이 태양에 뜨겁게 직접 가지 않고도 태양 대기에 어떤 기체 친구들이 살고 있는지 스파이처럼 정확히 알아낼 수 있답니다.

문제 29 · 객관식

수소 원소의 방출선 위치와 흡수선 위치를 비교한 설명으로 옳은 것은?

• ① 방출선은 빨간색 쪽에만 있고 흡수선은 보라색 쪽에만 있다.
• ② 방출선과 흡수선의 위치는 서로 정확히 일치한다.
• ③ 방출선의 개수가 흡수선의 개수보다 항상 많다.
• ④ 흡수선은 선이 굵고 방출선은 선이 매우 가늘다.
• ⑤ 기체의 온도가 변하면 두 선의 위치가 서로 뒤바뀐다.

정답: ②

'수소'라는 원소는 앗 뜨거워서 에너지를 뱉어낼 때(방출) 쏘는 빛의 색깔과, 배가 고파서 자기가 에너지를 먹을 때(흡수) 훔쳐먹는 빛의 색깔 취향이 완벽하게 똑같아요. 마치 스케치북에 물감을 짜놓고 반으로 꾹 접었다가 편 '데칼코마니'처럼, 방출선과 흡수선은 한 치의 오차도 없이 똑같은 파장 위치에 나란히 생겨난답니다! 이 절대 법칙 덕분에 천문학자들이 우주의 성분을 분석할 수 있는 거예요.

문제 30 · 객관식

우주 전체의 스펙트럼 분석을 통해 알아낸 수소와 헬륨의 질량비는 약 얼마입니까?

• ① 1 : 1
• ② 3 : 1
• ③ 10 : 1
• ④ 1 : 3
• ⑤ 7 : 3

정답: ②

천문학자들이 우주 곳곳에서 지구로 날아온 별빛 스펙트럼 선의 '굵기(진하기)'를 우주 체중계에 달아 분석해 보았어요. 그랬더니 정말 놀랍게도, 우주 전체 공간에 수소가 75%, 헬륨이 25%의 비율로 꽉 차 있다는 걸 알게 되었죠. 이 '3:1'이라는 마법 같은 비율은, 과거 과학자들이 종이와 연필로 계산했던 빅뱅(대폭발) 우주론의 예측값과 정확히 맞아떨어졌어요. 즉, 우주가 하나의 작은 점에서 폭발로 시작되었다는 것을 증명하는 아주 결정적이고 위대한 단서랍니다!