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『고등학생을 위한 일반물리학』 2022년 개정판. 물리학자들의 이론들 가운데 기본이라 할 수 있는 원리들을 묶어 고등학생이 쉽게 이해할 수 있도록 친절하게 설명한 책.
고등학생들을 대상으로 단순한 암기식 공부 방법이 아니라 원리를 제대로 알고 물리 공식을 자연스럽게 유도할 수 있는 노하우를 담았다. 고등학교 교과서에서는 알려 주지 않는 진짜 물리학의 기본 원리로서, 따라 하기식 학습을 기반으로 다양한 사례와 더불어 표와 그림을 제시하여 내용의 이해를 높이고 있다.

“물리, 무작정 공식을 외우는 과목이 아니다!
기본 원리만 제대로 알면 쉽게 풀리는
『고등학생을 위한 일반물리학』 2022 개정판”

고등학생 중 물리 과목을 좋아하는 사람은 과연 몇이나 될까? 많은 학생들이 물리를 좋아하지 않는 이유는 내용도 어려운데 무작정 공식을 외워야 하는 과목인 줄 알기 때문이다. 하지만 원리만 제대로 알고 있으면 물리 공식을 다 외우고 있지 못해도 필요할 때마다 관련된 식들을 유도해 낼 수 있다.
실제로 고등학교 교과서에는 무작정 외워야 하는 물리 공식만 어렵게 나열되어 있을 뿐, 물리학의 기본 이론을 이해하기 쉽게 담아내지 못하고 있다. 이 책은 학생들이 고등학교 교과과정을 기초로 물리학의 기본 내용을 학생들이 알기 쉽도록 ‘따라 하기식 서술’로 완성한 책이다.
‘일반물리학’의 방대한 이론을 상세하게 설명하고 있는 이 책은 실제 학생들을 가르치면서 습득한 저자의 물리 교육 노하우가 고스란히 담겼다. 물리 공식 유도의 틀이 매우 쉽게 설명되어 있으며, 다양한 사례와 더불어 표와 그림을 제시하여 내용의 이해도를 높이고 있다. 특히 대학과정까지의 연계성을 충분히 고려하여 교육과정의 변화와 상관없이 널리 활용할 수 있다는 점이 이 책의 큰 특징이다.

서문

Chapter1 측정 (Measuring)
1-1 국제 표준 단위
1-2 단위 변환
1-3 길이
1-4 시간
1-5 질량
1-6 전류
1-7 온도
1-8 몰
1-9 칸델라
1-10 그 밖의 단위

Chapter2 벡터 (Vector)
2-1 벡터의 3요소
2-2 벡터의 합과 차
2-3 합 벡터의 크기
2-4 벡터의 교환법칙과 결합법칙
2-5 벡터의 성분
2-6 단위 벡터
2-7 성분에 의한 벡터 연산
2-8 벡터의 회전
2-9 좌표축 회전
2-10 벡터의 곱

Chapter3 1차원 운동 (1-Dim. Motion)
3-1 1차원 직선상에서의 운동
3-2 속력과 속도
3-3 상대속도
3-4 등속 운동
3-5 가속도 운동
3-6 등가속도 운동
3-7 상승 운동과 낙하 운동

Chapter4 2, 3차원 운동 (2, 3-Dim. Motion)
4-1 위치 벡터와 변위 벡터
4-2 2차원, 3차원 상에서의 평균 속도와 순간 속도
4-3 2차원, 3차원 상태에서의 평균 가속도와 순간 가속도
4-4 비스듬히 던져진 물체의 운동
4-5 수평방향으로 던져진 물체의 운동
4-6 2차원 상에서의 상대 속도

Chapter5 뉴튼 법칙 (Newton's Law)
5-1 뉴튼 제1법칙 - 관성의 법칙
5-2 뉴튼 제2법칙 - 가속도의 법칙
5-3 뉴튼 제3법칙 - 작용-반작용의 법칙
5-4 뉴튼 법칙의 응용

Chapter6 마찰과 끌림 (Friction & Drag)
6-1 마찰력
6-2 끌림력과 종단 속력

Chapter7 일과 에너지 (Work & Energy)
7-1 일과 에너지의 정의
7-2 운동 에너지와 일
7-3 용수철 탄성력에 의한 일
7-4 일반적인 힘(외력)에 의한 일
7-5 일과 위치 에너지
7-6 역학적 에너지의 보존
7-7 에너지의 보존
7-8 일률

Chapter8 운동량과 충격량 (Momentum & Impulse)
8-1 질량 중심
8-2 질량 중심을 이용한 뉴튼 법칙
8-3 선형 운동량
8-4 충돌과 충격량
8-5 선형 운동량의 보존
8-6 충돌과 운동 에너지
8-7 2차원에서의 충돌
8-8 질량이 변하는 계(系)에서의 운동

Chapter9 회전 운동Ⅰ(Rotational MotionⅠ)
9-1 각위치와 각변위
9-2 각속도
9-3 각가속도
9-4 등각가속도 운동
9-5 선형 운동과 각운동과의 관계
9-6 회전 운동에서의 운동 에너지
9-7 토크(돌림힘)
9-8 회전 운동에서 뉴튼 제2법칙 표현
9-9 회전하는 물체에서의 일과 운동 에너지

Chapter10 회전 운동 Ⅱ (Rotational Motion Ⅱ)
10-1 회전 운동과 병진 운동이 함께 일어나는 운동
10-2 회전 운동과 병진 운동을 하는 물체의 운동에너지
10-3 회전 운동과 병진 운동을 하는 물체에서의 힘
10-4 돌림힘의 벡터적 표현
10-5 각운동량
10-6 돌림힘과 각운동량을 이용한 뉴튼 제2법칙
10-7 입자계의 각운동량
10-8 고정된 축에 대해 회전하는 물체(강체)의 각운동량
10-9 각운동량의 보존법칙


Chapter11 뉴튼 중력 (Newtonian Gravitation)
11-1 중력(만유 인력)
11-2 만유 인력의 중첩의 원리
11-3 지표면 근처에서의 만유 인력
11-4 지구 내부에서의 중력
11-5 중력에 의한 위치 에너지
11-6 위치 에너지와 힘과의 관계
11-7 탈출 속력
11-8 케플러의 법칙
11-9 위성의 운동
11-10 중력 렌즈

Chapter12 유체와 유체 역학 (Fluid & Fluid Dynamic)
12-1 밀도와 압력
12-2 고요한 상태에 있는 유체의 압력
12-3 압력의 측정
12-4 파스칼의 원리
12-5 아르키메데스의 원리
12-6 이상적인 유체
12-7 연속 방정식
12-8 베르누이 방정식

Chapter13 열역학 I (Thermodynamics I )
13-1 온도
13-2 열
13-3 열역학 제0법칙
13-4 열 팽창
13-5 열용량과 비열
13-6 상태 변화
13-7 열과 일
13-8 열역학 제1법칙
13-9 열역학 제1법칙의 응용
13-10 열전달 메카니즘

Chapter14 기체의 운동 이론 (Kinetic Theory of Gas)
14-1 아보가드로 수
14-2 샤를의 법칙, 보일의 법칙
14-3 이상 기체
14-4 온도가 일정할 때 이상 기체가 하는 일
14-5 부피와 압력이 일정할 때 이상 기체가 하는 일
14-6 기체의 제곱평균제곱근 속력과 병진 운동의 운동 에너지
14-7 이상 기체의 몰비열
14-8 이상 기체의 단열 팽창

Chapter15 열역학 Ⅱ (Thermodynamics Ⅱ)
15-1 비가역 과정의 엔트로피
15-2 엔트로피 변화
15-3 열역학 제2법칙
15-4 일상 속 엔진에서의 엔트로피 적용
15-5 일상 속 냉장 장치에서의 엔트로피 적용
15-6 실제 열기관의 효율
15-7 엔트로피의 통계적 진술

Chapter16 단순 조화 운동 (S. H. Motion)
16-1 단순 조화 운동
16-2 단순 조화 운동에서의 힘의 법칙
16-3 단순 조화 운동에서의 에너지
16-4 각 단순 조화 진동자
16-5 단순 진자
16-6 단순 조화 운동과 일정한 원운동
16-7 진폭이 감소하는 단순 조화 운동
16-8 공진

Chapter17 쿨롱 법칙 (Coulomb's Law)
17-1 전하
17-2 도체와 절연체
17-3 쿨롱의 법칙
17-4 전하의 양자화
17-5 전하의 보존

Chapter18 전기장Ⅰ(Electric FieldⅠ)
18-1 전기장
18-2 전기장선(전기력선)
18-3 점전하에 의한 전기장
18-4 전기 쌍극자에 의해 작용하는 전기장
18-5 선(형) 전하들에 의한 전기장
18-6 대전된 원반에 의한 전기장
18-7 전기장 내에서의 점전하
18-8 전기장 내에서의 쌍극자
18-9 전기 쌍극자의 위치 에너지

Chapter19 전기장 II (Electric Field II)
19-1 가우스 표면과 전기장
19-2 선속(유량)
19-3 전기장의 선속
19-4 가우스 법칙
19-5 가우스 법칙과 쿨롱의 법칙
19-6 대전되어 있는 고립된 도체

Chapter20 전위 (Electric Potential)
20-1 전기적 위치 에너지
20-2 전위
20-3 등전위면
20-4 전기장과 전위(비교: 20-8)
20-5 점전하에 의한 전위
20-6 전기 쌍극자에 의한 전위
20-7 연속 전하 분포에 의한 전위
20-8 전위와 전기장과의 관계

Chapter21 축전기 (Capacitors)
21-1 전기용량
21-2 전기용량의 계산
21-3 축전기의 연결
21-4 축전기에서의 에너지 저장
21-5 유전체를 갖는 축전기
21-6 절연 물질에서의 가우스 법칙

Chapter22 전류 (Current)
22-1 전류(전기 흐름)
22-2 전류 밀도
22-3 저항과 고유 저항
22-4 옴의 법칙
22-5 전기 전류에서의 전력
22-6 반도체와 초전도체

Chapter23 회로 이론 (Circuit Theory)
23-1 기전력
23-2 기전력과 일 그리고 에너지
23-3 단일 회로에서의 전류 계산
23-4 내부 저항이 있는 기전력 장치로 이루어진 단일 회로의 전류 계산
23-5 저항의 연결법
23-6 접지
23-7 내부 저항이 있는 기전력 장치와 전력과의 관계
23-8 전류계와 전압계
23-9 RC회로

Chapter24 자기력 (Magnetic Force)
24-1 자기장 B의 정의
24-2 전자의 발견
24-3 홀 효과
24-4 대전된 입자의 회전
24-5 대전된 입자의 회전 운동 응용
24-6 전류가 흐르는 도선에 작용하는 자기력
24-7 모터(전동기)의 원리 - 사각 도선이 자기장으로부터 받는 힘(토크)
24-8 자기 쌍극자 모멘트

Chapter25 전류에 의한 자기장 (Mag. Field by Current)
25-1 전류가 만드는 자기장
25-2 평행한 두 직선 도선 사이에서의 힘
25-3 암페어 법칙
25-4 솔레노이드에서의 자기장
25-5 토로이드에서의 자기장
25-6 원형 코일 중심축상에서의 자기장의 세기

Chapter26 전자기 유도 (Elec.Mag. Induction)
26-1 유도 법칙의 기초
26-2 패러데이의 유도 법칙
26-3 렌츠의 법칙
26-4 전자기 유도와 에너지 전환
26-5 유도 전기장
26-6 인덕터와 인덕턴스
26-7 자체 유도
26-8 RL회로
26-9 자기장내에서의 에너지 저장
26-10 상호 유도

Chapter27 교류 (Alternating Current)
27-1 LC-진동
27-2 전기적 진동 역학
27-3 RLC 회로
27-4 교류
27-5 기본 교류 회로
27-6 직렬 RLC와 교류 회로
27-7 교류 회로에서의 전력
27-8 변압기

Chapter28 파동 (Wave)
28-1 파의 분류
28-2 파의 진행에 따른 분류
28-3 파면의 모양에 따른 분류
28-4 파동의 반사와 투과
28-5 파의 표현
28-6 파의 전파 속력(파속)
28-7 현을 따라 진행하는 파의 에너지
28-8 파동의 중첩
28-9 파동의 간섭
28-10 위상자
28-11 정상파
28-11 정상파의 응용(현의 진동)

Chapter29 종파 (Logitudinal Wave)
29-1 음파
29-2 음파의 전달
29-3 음파의 간섭
29-4 소리의 세기
29-5 음파에서의 정상파
29-6 맥놀이
29-7 도플러 효과
29-8 소리의 3요소

Chapter30 빛(전자기파) (Electromag. Wave)
30-1 전자기파의 범위
30-2 전자기파의 전달
30-3 전자기파의 에너지 보존
30-4 편광
30-5 반사와 굴절
30-6 겉보기 깊이
30-7 전반사
30-8 분산
30-9 반사에 의한 편광

Chapter31 거울과 렌즈 (Mirror & Lens)
31-1 실상과 허상
31-2 거울
31-3 렌즈
31-4 렌즈의 응용

Chapter32 회절과 간섭 (Diffrac. & Interfer.)
32-1 회절
32-2 빛의 파장과 진동수
32-3 영의 간섭
32-4 이중슬릿 간섭에서의 빛의 세기
32-5 얇은 막에 의한 간섭
32-6 마이켈슨의 간섭계

Chapter33 회절 (Diffraction)
33-1 단일 슬릿에 의한 회절 무늬
33-2 단일 슬릿 회절에서의 빛의 세기
33-3 구멍에 의한 회절
33-4 이중 슬릿에 의한 회절
33-5 회절 격자
33-6 분산
33-7 분해능
33-8 X-ray 회절

Chapter34 상대성 (Relativity)
34-1 두 가지 가정
34-2 사건의 측정
34-3 동시성의 상대성
34-4 시간의 상대성
34-5 길이의 상대성
34-6 로렌츠 변환
34-7 로렌츠 방정식을 이용한 상대성 증명
34-8 속도의 상대성
34-9 빛에서의 도플러 효과
34-10 상대론적인 운동량
34-11 상대론적 에너지

Chapter35 광자와 물질파 (Photon & M. Wave)
35-1 광자와 양자
35-2 광전 효과
35-3 광자가 가지는 운동량
35-4 전자와 물질파
35-5 슈뢰딩거 방정식
35-6 터널링

Chapter36 물질파의 확장 (Expan. of M.Wave)
36-1 정상파와 물질파
36-2 갇혀진 전자의 에너지
36-3 갇힌 전자의 파동 함수
36-4 유한한 우물 속 전자
36-5 2차원 전자 덫
36-6 3차원 전자 덫
36-7 수소 원자의 보어 모형
36-8 수소 원자의 분석

Chapter37 원자의 탐구 (Search of Atoms)
37-1 원자의 성질
37-2 전자 스핀
37-3 각운동량과 자기 쌍극자 모멘트
37-4 파울리의 배타 원리
37-5 파울리의 배타 원리 적용


Chapter38 핵반응 I (Nuclear Reaction I)
38-1 핵반응을 위한 기초
38-2 방사성 붕괴
38-3 알파 붕괴
38-4 베타 붕괴
38-5 방사능 조사량

Chapter39 핵반응 II (Nuclear Reaction II)
39-1 핵분열
39-2 원자로
39-3 열핵융합
39-4 열핵융합 조절

Chapter40 우주론 (Cosmology)
40-1 입자
40-2 렙톤
40-3 쿼크
40-4 우주 팽창

부록 A 기본 물리 상수
부록 B 수학 공식
부록 C 원소의 주기율표

참고문헌

찾아보기

우리는 일상에서 수많은 파동을 접하며 지내고 있다. 음악을 듣는다던가, 전자렌지를 이용해서 음을 데운다던가 등등... 그렇다면 정작 무엇을 파동이라고 하는 것일까? 일반적으로 파동이란 변위가 한 지점에서 다른 지점으로 규칙적으로 변화하며 진행해 가는 과정을 파동이라고 할 수 있고, 파동이 처음 시작된 위치를 파원이라 한다. sine 함수 그래프나 cosine 함수 그래프를 떠올리면 이해가 갈 것이다. 지금부터는 이 파동에 관해 살펴볼 것이다.

파는 크게 역학파, 전자기파, 물질파 이렇게 세 가지로 분류한다.
첫째, 역학파.
이 역학파는 우리가 알고 있는 가장 일반적인 파를 말한다. 물이나 공기와 같은 매질(파동 에너지를 전달해 주는 물질)을 통해 전달되는 파를 역학파라고 하는데 이 역학파의 중요한 특징 중 하나가 뉴튼 법칙을 만족한다는 사실이다. 이 역학파의 대표적인 예가 파도나 소리같은 경우이다.

둘째, 전자기파.
전자기파는 매질을 통하지 않고 전달되어지는 파를 말한다. 예를 들자면 빛, TV파, 마이크로파, X-ray 등등이 전자기파에 속하는데 이 모든 전자기파는 진공속에서 빛과 같은 속력으로 진행한다.

셋째, 물질파.
이 물질파는 물질을 구성하는 입자들 예를 들면, 전자나 양성자, 원자, 분자와 관련된 파를 말한다. 그래서 물질파라고 한다.

(파동 ‘파의 분류’ 중에서 349페이지)