01 그림은 영희가 전자기파에 대해 조사한 내용의 일부이다. 본문에 두 번째 박스 (나)가 (가)로 표기됨

Ⅲ. 정보와 통신 / 2. 정보의 전달과 저장

중단원 문제

[진동수에 따른 전자기파의 분류]

[전자기파의 이용]

⦁ 공항에 열화상 카메라를 설치하여 입국자들에게서     발생하는 을 측정하여 체온을 감지한다.

(가)

⦁ CT는 인체에 을 여러 각도에서 비추어      투영된 영상을 컴퓨터로 처리하여 보여주는 장치     이다.

(나)

위 (가)와 (나)에 들어갈 알맞은 전자기파의 영역에 해당하

는 것과 옳게 짝지어진 것은?

	(가)	(나)				(가)	(나)
①	A 영역	B 영역			②	A 영역	C 영역
③	B 영역	A 영역			④	B 영역	C 영역
⑤	C 영역	A 영역

02 그림은 전자기파를 파장에 따라 구분할 것을 보고 철수, 영희, 민주가 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

옳게 말한 사람만을 있는 대로 고른 것은?

① 철수         ② 영희           ③ 철수, 영희

④ 철수, 민주   ⑤ 철수, 영희, 민주

03 그림은 [eqn: +x] 방향으로 진행하는 전자기파의 일부를 어느 순간 나타낸 것이다. 전기장은 [eqn: y]축과 나란하게 자기장은 [eqn: z]축과 나란하게 진동한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 전기장의 진동 방향은 전자기파의 진행 방향과 수직이다. ㄴ. 전자기파의 파장은 [eqn: 2x _{0}]이다. ㄷ. 한 지점에서 전기장의 세기가 최대일 때 자기장 의 세기는 최소이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

04 그림과 같이 교류 전원에 저항과 코일, 축전기를 연결하여 회로를 구성하였다.

교류 전원의 진동수를 [eqn: n]배 증가시킬 때 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 진동수를 높이기 전에는 용량 리액턴스가 유도 리액턴스의 [eqn: n ^{2}]배이었다.)

	<보 기>
ㄱ. 코일 내부에 형성된 자기장의 세기는 일정하다. ㄴ. 축전기와 코일에 흐르는 전류 비 [eqn: {I _{C}} over {I _{L}}]의 값은 증 가한다. ㄷ.축전기의 양단에 걸리는 전압과 코일의 양단에 걸리는 전압은 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

05 그림은 세기와 진동수가 일정한 전자기파를 코일, 축전기, 저항이 연결된 회로로 수신하는 것을 나타낸 것이다. 전자기파의 진동수가 [eqn: f _{0}]일 때, 회로에 흐르는 교류 전류의 진폭이 최대이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 코일 내부에 형성되는 자기장의 세기는 일정하다. ㄴ. 회로의 고유 진동수는 [eqn: f _{0}]이다. ㄷ. 회로에서 저항의 저항값을 변화시키면 회로의 고유 진동수는 변한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

06 그림과 같이 회로를 연결하고 [eqn: V _{입력}]에 여러 진동수의 전기신호가 발생하는 오디오 장치를 연결하였고 [eqn: V _{출력}]에는 스피커를 연결하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. [eqn: V _{출력}]으로는 고주파가 강조되어 출력된다. ㄴ. [eqn: V _{입력}]과 [eqn: V _{출력}]에서는 교류가 흐르고 있다. ㄷ. 코일을 축전기로 바꾸어도 회로의 특성은 바뀌 지 않는다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

07 그림은 자기 테이프가 코일이 감긴 테이프 헤드 주위를 지나가는 모습을 나타낸 것이다. 헤드를 지나가는 테이프의 자성체는 두 가지 방향으로 자기화 되어 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 자기 테이프의 정보를 재생하는 모습이다. ㄴ. 코일에는 전자기 유도 현상에 의해 유도 전류가 흐른다. ㄷ. 자기적 성질을 이용한 저장 방식으로 자기 테이프, 하드 디스크, 플래시 메모리 등이 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

08 그림은 RFID를 이용하여 IC칩이 내장된 태그와 리더의 안테나를 통해 정보를 판독하고 처리하는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 리더에서 신호를 전파의 형태로 생성하여 전파한다. ㄴ. RFID시스템은 CD에 저장된 정보 인식에도 이용 된다. ㄷ. 태그에서 공진 주파수에 맞는 전파를 공명 현상을 이용하여 태그 자체 안테나로 송, 수신한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)는 실제 CD 표면을 확대해서 찍은 사진이고, (나)는 피트와 랜드의 경계에서 반사된 빛의 차이에 의해 생기는 변화를 이용하여 정보를 읽는 구조를 나타낸 것이다.

(가)                (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 표면의 금속 막에 작은 홈을 새겨서 정보를 저장 한다. ㄴ. 정보를 읽을 때 CD 표면에서 반사되는 레이저 빛의 세기의 변화를 측정한다. ㄷ. DVD에서 이용하는 빛은 CD에서 이용하는 빛 보다 파장이 길기 때문에 동일한 면적에 더 많 은 정보를 기록할 수 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림은 매질 I의 P에서 매질 II로 레이저 빛을 점 O를 향해 입사시켰을 때 빛이 꺾여 점 Q에 도달하는 것을 나타낸것이다. [eqn: theta _{i}]<[eqn: theta _{r}]이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 빛의 속력은 매질 I에서가 매질 II에서보다 크다. ㄴ. [eqn: theta _{i}]가 커지면 [eqn: theta _{r}]이 커진다. ㄷ. [eqn: theta _{i}]를 임계각보다 크게 하면 전반사가 일어난다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

11 그림과 같이 단색광이 물질 A, C의 경계면에 입사한 후 일부는 굴절하여 C로 진행하고, 일부는 반사하여 물질 B를 향해 진행하다 A, B의 경계면에서 전반사한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 입사각 [eqn: theta]는 45°보다 작은 예각이다. ㄴ. A, C로 광섬유를 만든다면 C가 클래딩이다. ㄷ. B, C로 광섬유를 만든다면 B가 코어이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

12 그림 (가)는 동일한 단색광이 각각 물질 B와 물질 C에서 물질 A를 향해 동일한 입사각 [eqn: theta]로 입사하여, B에서 A로 입사할 때는 [eqn: theta]보다 큰 각으로 굴절하고, C에서 A로 입사할 때는 물질의 경계면에서 전반사하는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 코어를 클래딩이 감싸고 있는 광섬유에 빛이 입사하여 코어와 클래딩의 경계면 상의 P점에서 전반사하는 것을 나타낸 것이다.

(가)                    (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 빛의 속력은 A에서가 B에서보다 빠르다. ㄴ. B의 굴절률이 C의 굴절률보다 작다. ㄷ. 코어는 B로, 클래딩은 C로 만들면 빛은 전반사 할 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

정답과 해설

01 ②   02 ③   03 ③   04 ⑤   05 ①   06 ③

07 ③   08 ④   09 ③   10 ⑤   11 ②   12 ④

01

가시광선을 기준으로 진동수가 작은 A영역이 적외선, 진동수가 큰 B영역이 자외선이다. 자외선 영역과 일부 겹치는 C영역이 X선이다.

(가) 열화상 카메라는 적외선을 이용하므로 A영역에 해당한다.

(나) CT는 X선을 이용하는 장치이므로 C영역에 해당된다.

B영역은 자외선으로 보라색보다 파장이 짧으며, 살균 및 소독기에 이용된다.

오답 체크

02

전자기파의 종류와 특성을 묻는 문제이다.

•철수: 전자기파는 전기장과 자기장이 수직으로 진동하면서 전파된다.

•영희: 자외선은 보라색보다 파장이 짧으며, 살균 및 소독기에 이용된다.

•민주: 전자기파의 속력은 매질에 따라 달라지며, 진공에서 모든 전자기파의 속력은 같다.

오답 체크

03

ㄱ. 전자기파는 횡파이므로, 진행 방향과 전기장의 진동 방향과 자기장의 진동 방향이 모두 서로 직교 관계이다.

ㄴ. 마루에서 이웃 마루까지의 길이가 [eqn: x _{0}]이므로 전자기

파의 파장은 [eqn: 2x _{0}]이다.

04

ㄴ. 교류 전원의 진동수(f )가 [eqn: n]배 증가하면 축전기의 용량 리액턴스([eqn: X_{rm C} = 1over {2pi f C}])는 [eqn: 1over n]배로 감소하므로 전류 [eqn: I_{rm C}]가 증가한다. 교류 전원의 진동수(f )가 증가하면 코일의 유도 리액턴스([eqn: X_{rm L } = 2pi f L])는 증가하므로 전류 [eqn: I_{rm L}]이 감소한다. 따라서 [eqn: {I _{rm C}} over {I _{rmL}}]값은 증가한다.

ㄷ. 처음에 용량 리액턴스가 유도 리액턴스의 [eqn: n^2]배이었으므로 진동수가 [eqn: n]배로 증가하면 용량 리액턴스는 [eqn: 1over n]배로 감소하고 유도 리액턴스는 [eqn: n]배로 증가하여 두 값이 같아진다. 따라서 축전기 양단 전압과 코일 양단 전압이 같아진다.

[다른 풀이] [eqn: X_{rm C}: X_{rm L} = n^2 : 1]로부터 [eqn: X_{rm L} = X_{rm C} over n^2]이다.

교류 진동수를 n배로 증가시키면

[eqn: X_{rm L} prime = n times X_{rm L} = n X_{rm C} over n^2 = X_{rm C} over n = X_{rm C} prime]

ㄱ. 코일에 흐르는  전류 [eqn: I_{rm L}]이 감소하므로 코일 내부에 형성되는 자기장 세기도 감소한다.

오답 체크

05

전자기파 수신 과정을 묻는 문제이다.

ㄴ. 전자기파의 진동수와 LC 회로의 고유 진동수가 같을 때 회로에 흐르는 전류의 세기가 최대이다.

ㄱ. 코일 내부에 형성되는 자기장의 세기는 주기적으로 변한다.

오답 체크

ㄷ. 저항의 저항값은 회로의 고유 진동수에 영향을 주지 않는다.

06

고주파 통과 필터의 원리를 묻는 문제이다.

ㄱ. 문제에 주어진 RL 회로도는 고주파 통과 필터이다.

왜냐 하면 입력 교류 전원의 진동수가 클수록 유도 리액턴스가 커지면서 코일과 병렬 연결한 스피커 쪽으로 대부분의 교류 전류가 흐르기 때문이다.

ㄴ. 코일에 걸리는 전압은 입력 전압과 위상 차이가 있지만 진동수가 달라지지는 않는다. 즉, 입력 전압이 교류이면 출력 전압도 교류이다.

ㄷ. RL 고주파 통과 필터에서 코일을 축전기로 바꾸면 저주파 통과 필터로 회로가 바뀐다.

오답 체크

07

자기적 성질을 이용한 저장 매체인 자기 테이프를 묻는 문제이다. ㄱ, ㄴ. 정보가 기록된 테이프가 헤드를 지나게 되면 두 가지 방향으로 자화된 산화철에 의해 헤드의 코일에는 전자기 유도 현상으로 유도 전류가 흐르게 되어 정보를 재생하게 된다.

ㄷ. 자기적 성질을 이용한 저장 방식으로는 자기 테이프, 하드 디스크가 있고 전기적 성질을 이용한 저장 매체로는 플래시 메모리가 있다.

오답 체크

08

RFID시스템을 묻는 문제이다.

ㄱ, ㄷ. RFID시스템은 전파를 이용하여 물체의 정보를 비접촉 방식으로 수집, 판독한 후 저장 처리하는 기술로 안테나와 IC칩이 내장된 태그, 태그로 전파를 보내고 받는 리더, 리더에서 수집하고 판독한 정보를 저장하고 처리하는 호스트로 구성되며 태그의 공진 주파수와 리더의 공진 주파수가 같은 공명 현상을 이용하여 정보

를 주고받는다.

ㄴ. RFID시스템의 활용 분야는 톨게이트 하이패스, 도서 대출증, 보안 출입증 등이며 CD는 빛을 이용한

오답 체크

정보 저장 매체이므로 정보를 읽어들일 때에는 적외선 레

이저가 필요하다.

09

빛을 이용한 저장 매체인 CD와 DVD의 원리를 묻는 문제이다.

ㄱ. CD와 DVD는 표면의 알루미늄 금속막에 홈을 새겨서 정보를 저장한다.

ㄴ. CD와 DVD는 표면에서 반사되는 빛의 세기 변화를 이용하여 정보를 읽는다.

ㄷ. CD에서는 약 780nm인 빛을 이용하고 DVD에서는 파장이 약 650nm인 빛을 이용한다. CD에서 이용

오답 체크

하는 빛보다 파장이 짧기 때문에 동일한 면적에 더 많은

정보를 기록할 수 있다.

10

스넬 법칙과 전반사 조건에 관한 문제이다.

ㄴ.입사각과 굴절각의 sin 값의 비가 일정하므로, 입사각 [eqn: theta _{i}]이 커지면 굴절각 [eqn: theta _{r}]도 커진다.

ㄷ. 입사각을 임계각보다 크게 하면 매질의 경계면에서 빛은 전반사된다.

ㄱ. [eqn: theta _{i} < theta _{r}]이므로 매질 I에서의 빛의 속력이 매질 II에서의 빛의 속력보다 작다.

오답 체크

11

ㄴ. A, C의 경계면에서 입사각보다 굴절각이 더 크므로 A의 굴절률>C의 굴절률이다.

광섬유를 만들 때에는 코어의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 더 커야 하므로 C가 클래딩이다.

ㄱ. A, C의 경계면에서 입사각을 [eqn: alpha], B의 경계

오답 체크

면에서 입사각을 [eqn: beta]라고 하

면 입사각=반사각이어야 하

고 직각삼각형의 내각 합이 180°이어야 하므로 [eqn: alpha + beta =90 DEG],이다. 따라서 [eqn: theta =45 DEG]이다.

ㄷ. 두 경계면에서 입사각이 [eqn: theta]로 같은데 C에서는 전반사

가 일어나지 않았고 B에서는 전반사가 일어났으므로 A와 C의 굴절률 차이 보다 A와 B의 굴절률 차이가 더 크다. 따라서 C의 굴절률>B의 굴절률이 성립한다. 코어의 굴절

률이 클래딩의 굴절률보다 더 커야 하므로C 가 코어이다.

12

ㄱ. (가)의 B에서 A로 입사할 때는 입사각 [eqn: theta]보다 굴절각

이 크므로 빛의 속력은 A에서가 B에서보다 빠르다.

ㄴ. B에서 A로 입사할 때가 C에서 A로 입사할 때보다 임계각이 크므로 B의 굴절률이 C의 굴절률보다 작다.

ㄷ. 광섬유에서 빛이 전반사하기 위해서는 코어의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 커야 한다.

오답 체크