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우리 주변은 ‘파동’으로 넘친다. 파동의 사이언스『NEWTON HIGHLIGHT』는 다양한 파동의 종류, 파동의 원리와 성질, 시각과 청각의 메커니즘, 그리고 파동과 수학의 관계를 명쾌하게 해설한다. 또한 파동의 물리학과 빛과 소리를 느끼는 메커니즘, 음악과 수학의 신비한 관계에 대해 살펴보고 있다.

파동은 우리의 삶을 지배한다!

인간이 외부 세계를 파악하는 데 가장 필요하고도 기본적인 수단은 무엇일까? 아마도 빛과 소리일 것이다. 빛과 소리 없이 외부 세계를 이해하기란 어려운 일이고, 실제로도 우리는 다양한 빛과 소리에 에워싸여 살아간다.
그런데 빛이나 소리는 얼핏 생각하면 전혀 다른 것으로 보이지만 사실은 ‘파동’이라는 같은 무리이다. 빛, 소리와 함께 가장 친숙한 파동으로는 바다나 강의 수면에 보이는 파도가 있다. 또 땅이 흔들려서 생기는 지진, 휴대 전화·방송·통신 등에 쓰이는 전파 역시 파동이다. 이렇듯 파동은 대부분 우리 눈에 보이지 않지만 곳곳에서 우리의 생활을 지배하고 있다.

한편 파동은 여러 가지 재미있는 성질을 가지고 있다. 물체에 닿으면 튕겨 나오는가 하면, 우리의 몸속을 통과하기도 한다. 이러한 투과 성질은 X선 사진 등 의료 기기에 사용된다. 그리고 음파나 전파는 벽 등의 장애물이 있어도 돌아 들어가서 전달되므로, 우리는 건물 안에서도 휴대 전화 통화를 할 수 있다. 또 파동은 다른 파동과 만나면 서로 강하게 합해지거나 약해진다. 비눗방울에 나타나는 오묘한 색채는 이러한 간섭 현상의 결과이다. 뿐만 아니라 아름답게 울려 퍼지는 화음에도 파동의 성질이 관계하고 있다.

<파동의 사이언스>에서는 이처럼 다양한 파동의 종류, 파동의 원리와 성질, 시각과 청각의 메커니즘, 그리고 파동과 수학의 관계까지도 명쾌하게 해설한다. Part 1에서는 음파·전자기파·지진파·수면파 등, 파동의 종류와 요소를 분석하고, Part 2에서는 반사·굴절·투과·회절·간섭·공명·산란·편광 등 파동의 신기한 성질을 알아본다. Part 3에서는 빛과 소리를 인식하는 시각과 청각의 메커니즘을 해설하고, 마지막 부분인 Part 4에서는 파동과 삼각함수, 음악과 수학의 불가사의한 관계를 분석한다.
곳곳에 존재하면서도 직접 보거나 포착하기 어려운 파동. 물리학적인 측면은 물론, 우리에게 친근한 자연 현상과 수학 이야기를 곁들인 파동의 이야기를 알고 나면, 우리 주변의 세계를 새로운 눈으로 보게 될 것이다.

음파·전자기파·지진파·수면파 등, 파동의 종류와 요소 분석
음파는 우리가 듣는 소리의 원천이다. 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 그리고 휴대 전화·방송·통신 등에 쓰이는 전파는 모두 전자기파라는 하나의 무리이다. 여기에 지진파, 수면파 등 우리가 흔히 듣는 이 모든 것들은 ‘파동’이라는 공통성을 가지고 있다. 실로 ‘파동’은 곳곳에 ‘숨어서’ 우리의 삶을 지배한다. 다양한 파동의 종류와 기본 요소를 알려 준다.

반사·굴절·투과·회절·간섭·공명·산란·편광 등 파동의 신기한 성질
‘빛이 굴절하는 원리는 무엇인가? 휴대 전화의 전파는 어떻게 실내까지 들어오는가? 비눗방울의 신비한 무늬는 왜 생길까? 편광 선글라스의 원리는 무엇인가? 신체 내부의 모습을 어떻게 영상으로 볼 수 있는가?’ 등등, 파동이 가지고 있는 여러 가지 신기한 성질을 원리적으로 분석해서 설명한다.

빛과 소리를 인식하는 시각과 청각의 메커니즘 해설
우리의 생활에서 가장 밀접한 파동은 빛과 소리일 것이다. 그리고 그것을 인식하는 시각과 청각은 우리에게 반드시 필요한 감각이다. 인간을 포함한 동물은 어떻게 빛과 소리를 인식하는가? 곤충과 새의 시각은 인간과 어떻게 다를까? 박쥐와 돌고래는 초음파를 어떻게 이용하는가? 시각과 청각의 핵심 메커니즘을 설명한다.

파동과 삼각함수, 음악과 수학의 불가사의한 관계
자연계의 파동의 모습은 실로 복잡하다. 하지만 복잡한 파동도 단순한 파동이 겹쳐서 이루어진다. 같은 파장을 반복하는 단순한 파동이 나타나는 함수가 ‘삼각함수’인데, 이 함수의 성질을 이용하면 소리나 빛의 ‘성분’을 알 수 있다. 이와 함께 아름답게 울려 퍼지는 화음과 음계에는 어떠한 수학적 원리가 숨어 있는지 알아본다.

새로운 스타일의 과학 도서 ‘뉴턴 하이라이트’ 시리즈
‘뉴턴 하이라이트’는 과학 잡지 의 기사 중, 독자로부터 특히 좋은 반응을 얻었던 내용만을 엄선, 재구성해 만든 단행본이다. <상대성 이론> <양자론> <인체-21세기 해부학> <주기율표> <뇌와 마음의 구조> <빛이란 무엇인가?> 등, 뛰어난 그래픽과 전문성 높은 해설로 구성된 37권의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

Part 1 파동이란 무엇인가?
파동으로 둘러싸인 세계 / 파동의 기본 요소 / 횡파와 종파 / 파동의 겹침 / 파동의 독립성 / 지진파 / 표면파 / 음파 / 전자기파 / 다양한 전자기파로 보는 은하수 / 수면파

Part 2 파동의 다양한 성질
반사 / 굴절 / 투과 / 회절 / 간섭/ 공명 / 정상파 / 도플러 효과 / 빛의 분산 / 빛의 산란 / 편광 / 전자의 파동 / 초끈 이론과 현의 파동

Part 3 파동을 인식하는 시각과 청각

* 빛을 느끼는 메커니즘(시각)
빛을 인식하는 메커니즘 / 척추동물의 색각 / 곤충의 색각

* 소리를 느끼는 메커니즘(청각)
소리를 인식하는 메커니즘 / 초음파를 이용하는 생물

Part 4 파동에 숨은 수학

* 파동과 삼각함수
파동과 함수 / 소리와 빛의 파동 / 단진동 / 삼각함수와 진동의 관계 / 파동의 강한 합, 약한 합 / 푸리에 급수와 2차 함수 / 푸리에 급수와 1차 함수 / 푸리에 변환 / 푸리에 변환의 응용

* 음악과 수학의 신기한 관계
음색 / 기본음과 배음 / 화음 / 순정조(純正調) / 평균율

* 좀 더 알고 싶다! 칼럼
- 배를 습격하는 거대한 파도의 정체는?
- 지진에 강한 건물이란 어떤 것인가?
- 전자레인지를 잘 쓰려면?
- '홀로그램’은 빛의 간섭으로 생긴다?