수상 업적

The Nobel Prize in Physics 1911 was awarded to Wilhelm Wien “for his discoveries regarding the laws governing the radiation of heat”. 1911년 노벨 물리학상은 “열복사 법칙 발견”에 대한 공로로 빌헬름 빈에게 수여되었습니다.

수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분. 스웨덴 왕립과학원은 뷔르츠부르크 대학교의 교수인 빌헬름 빈 박사에게 열복사의 법칙을 발견한 공로로 1911년 노벨 물리학상을 수여하기로 하였습니다. 20세기 초 특히 분젠과 키르히호프가 분광선 분석기법에 대한 기초적인 연구를 수행한 이후 이 분야는 상당히 발전하였습니다. 그 결과 열복사의 법칙을 찾아내려는 연구가 물리학자들 사이에 상당히 활발하게 진행되었습니다. 열복사의 법칙을 찾기까지는 이론과 실험에서 수많은 어려움이 있으며, 여러 복사체가 보이는 광범위한 특성들을 포괄하는 법칙이 없다면 이 문제를 해결하기는 불가능해 보입니다. 제안된 이론 중 하나는 물체가 복사에너지를 방출하고 흡수하는 능력 사이의 관계에 대한 유명한 키르히호프 법칙입니다. 이 법칙은 온도에 따라 다른 열복사를 방출하는 모든 물체와 완전한 흑체의 관계에 대한 것입니다. 흑체복사의 법칙을 찾는 것은 복사이론에서 가장 근본적인 것이었습니다. 흑체복사 법칙은 지난 10년 동안 발견되었는데, 이 법칙은 매우 중요해 현대 물리학의 가장 주요한 업적으로 꼽힙니다. 흑체의 복사법칙을 찾을 때의 어려움은, 자연에는 완벽하게 검은 물질이 존재하지 않는다는 점입니다. 키르히호프의 정의에 따르면 그러한 물체는 빛을 전혀 반사하지 않을 것이며 빛이 통과하도록 허용하지도 않을 것입니다. 검댕, 백금흑 등의 물질조차도 우연히 들어오는 빛의 일부를 방출합니다. 1895년이 되어서야 이러한 어려움을 극복하였습니다. 빈 교수와 뤼머는 완벽한 흑체를 만들 수 있다고 선언하였는데, 그들이 만든 흑체는 동일한 온도를 가진 벽으로 둘러싸인 속이 빈 물체에 작은 구멍을 뚫은 구조입니다. 그들은 이 구조에 형성된 작은 구멍에서 방출되는 복사가 흑체에서 방출되는 복사와 동일하게 거동한다는 것을 보여 주었습니다. 이런 구조를 통해 흑체를 만드는 것은 키르히호프와 볼츠만의 이론에 기초하고 있으며 이미 1884년 크리스찬센이 부분적으로 적용하였습니다. 이제 새롭게 만든 장치를 통해 흑체복사를 연구할 수 있었습니다. 뤼머는 프링스하임, 쿠를바움과 함께 흑체에서 복사되는 열의 양과 온도 사이의 관계를 나타내는 이른바 슈테판`―`볼츠만의 법칙을 증명하였습니다. 이 발견으로 복사이론, 즉 완전한 흑체복사를 다루는 주요한 문제 중 하나를 아주 만족스럽게 해결할 수 있었습니다. 그렇지만 흑체에서 복사되는 열에너지는 파장에 따라 달라지며 흑체의 온도에 따라 다른 여러 에너지를 가진 빛들이 포함되어 있습니다. 따라서 파장과 온도 변화와 함께 강도가 변화하는 양상을 이해하는 것이 과제로 남게 되었습니다. 1886년 랭글리는 이 문제를 해결하기 위한 중요한 실험을 수행했습니다. 그는 자신이 만든 유명한 스펙트로볼로미터(스펙트럼 중의 복사輻射에너지 분포를 측정하는 기구)를 사용해 고온과 저온에서 수많은 열원이 방출하는 복사의 강도 분포를 연구했습니다. 그는 특정한 온도에서 방출되는 복사는 특정한 파장에서 최대값을 가지며, 그 최대값은 온도가 증가하면 더 짧은 파장으로 옮겨간다는 것을 보여 주었습니다. 1893년 빈 교수는 복사이론의 발전에 상당히 중요한 논문을 발표했습니다. 이 논문에서 그는 최대 복사에너지를 가진 파장과 흑체의 온도의 관계를 밝힌 이른바 변위법칙을 제시했습니다. 빈의 변위법칙은 여러 분야에서 매우 중요합니다. 앞으로 보게 되겠지만 그것은 흑체의 에너지 복사, 파장, 그리고 온도 사이의 관계를 결정하는 데 필요한 조건 중의 하나를 제시합니다. 또한 빈의 변위법칙은 다른 분야에서도 매우 중요했습니다. 뤼머와 프링스하임에 따르면 흑체가 아닌 다른 물체의 복사도 빈의 법칙을 만족하며 단지 차이가 있다면 법칙에서 사용하는 상수가 조금 달라진다는 것입니다. 따라서 주어진 복사에서 최대 강도를 가진 파장을 찾기만 하면 비교적 낮은 오차로 물질의 온도를 결정할 수 있습니다. 이 방법을 사용해 광원들, 태양, 그리고 다른 행성들의 온도를 결정할 수 있었으며 매우 흥미로운 결과를 얻었습니다. 슈테판`―`볼츠만의 법칙과 빈의 변위법칙은 열복사에 관해 발견된 확실한 이론적 토대를 가진 가장 핵심적인 법칙입니다. 물론 이 법칙이 여러 흑체에서 방출되는 복사에너지의 파장 분포라는 핵심적인 문제를 완전히 해결한 것은 아니지만 문제의 해답을 찾는 데 반쯤 다가갔다고 말할 수 있습니다. 우리는 복사법칙을 지배하는 함수를 결정하는 데 필요한 하나의 법칙이 있습니다. 하나의 법칙만 더 있으면 흑체복사 문제를 해결할 수 있습니다. 복사이론의 진전에 많은 공헌을 한 빈 교수가 마지막 남은 궁금점, 즉 복사에서 에너지 분포에 대한 답을 찾기 위해 노력한 것은 당연합니다. 그리고 그는 1894년 정말로 흑체법칙을 유도했습니다. 이 법칙은 짧은 파장에서 위에 언급한 뤼머와 프링스하임의 실험 결과와 일치하는 장점을 가지고 있습니다. 빈 교수가 사용한 방법과 다른 접근법을 사용한 레일리 경도 복사법칙을 발견할 수 있었습니다. 빈 교수와는 대조적으로 레일리 경의 복사법칙은 파장이 긴 경우 실험과 일치합니다. 이제 남은 문제는 각자 특정한 파장에서만 효과적인 두 법칙을 매끈하게 연결하는 것입니다. 이 문제는 플랑크 교수가 해결하였습니다. 플랑크 교수의 공식은 우리가 오랜 시간 그토록 찾고 있었던 복사에너지, 파장과 흑체의 온도 사이의 관계를 지배하는 법칙입니다. 이러한 언급들은 우리가 이제 거의 정확하게 흑체의 열복사를 지배하는 법칙을 알게 되었다는 것입니다. 즉 흑체의 복사법칙을 찾은 것은 우리 시대 뛰어난 과학자들의 가장 생생한 흥미와 열정적인 노력의 결과입니다. 현재 살아 있는 이 분야의 연구자들 가운데 가장 위대하고 중요한 공헌을 한 분은 빌헬름 빈 교수이며 왕립과학원은 그에게 1911년 노벨 물리학상을 수여하기로 결정하였습니다. 빈 교수님. 스웨덴 왕립과학원은 열복사법칙에 대한 교수님의 발견을 치하하는 의미에서 올해의 노벨상을 수여하고자 합니다. 교수님은 물리학에서 가장 어렵고 놀라운 문제 중의 하나에 열정을 바쳤으며 이 문제를 해결하는 데 현재 생존하는 연구자 중 가장 위대하고 의미 있는 공헌을 했습니다. 완수된 연구를 기리며 앞으로의 연구에 더 나은 성공이 있기를 바랍니다. 이제 전하로부터 노벨상을 받으시기를 정중히 요청합니다.