張 베르나르 레옹 푸코 Jean Bernard Leon Foucault
레옹 푸코 (1819-1868)
出生	1819年 9月 18日 ( 1819-09-18 ) 프랑스 파리
死亡	1868年 2月 11日 ( 1868-02-11 ) (48歲) 프랑스 파리
居住地	프랑스 파리 프랑스 낭트
國籍	프랑스
主要 業績	푸코의 振子, 渦電流 , 빛의 速力 測定, 빛의 波動說
受賞	코플리 上 (1855)
分野	物理學
所屬	王立 學會 파리 天文臺

張 베르나르 레옹 푸코 ( 프랑스語 : Jean Bernard Leon Foucault , 1819年 9月 18日 ~ 1868年 2月 11日 )는 프랑스 의 物理學者이다. 地球의 自轉을 實驗으로 證明해 보인 最初의 科學者이다. 이탈리아의 小說家 움베르토 에코 의 小說 《푸코의 振子》(1988年)의 모티브가 된 人物이다. ^[1]

'푸코의 振子'라는 裝置를 만들어 地球의 自轉 을 最初로 實驗으로써 證明하면서 코플리 上 을 殊常한 것으로 有名하다. 이 外에도 맴돌이 電流 發見, 자이로스코프 製作 等 多樣한 業績이 있는데, 特히 光學 分野에서는 빛의 速度 測定과 波動說 確立, 反射望遠鏡 硏究 等으로 有名하다. 달 에 있는 크레이터 人 푸코 크레이터度 그의 이름을 따서 命名되었다.

生涯 [ 編輯 ]

成長期 [ 編輯 ]

레옹 푸코는 1819年 9月 18日, 파리에서 태어났다. 그의 아버지 腸 레옹 抛투네 푸코( 프랑스語 : Jean Leon Fortune Foucault )는 프랑스에서 有名한 出版業者였다. 하지만 健康上의 問題로 隱退하고 家族과 함께 낭트 로 休養을 떠났으나 푸코가 9살 때 世上을 떠났다. ^[2] 푸코와 그의 어머니는 다시 파리로 돌아왔으나 푸코 亦是 病弱했다. 그는 한 쪽 눈에 遠視 가, 다른 쪽 눈에 近視 가 있었는데 이 때문에 外貌가 若干 異常해 보였다. 이로 因해 푸코는 自身의 外貌에 對해서 다른 사람들의 視線을 過하게 의식하기 始作했다. 그는 工夫에는 素質이 있었고, 그의 어머니는 그를 파리 스태니瑟라스 大學校 에 보냈다. ^[2] 하지만 푸코는 自身의 能力을 十分 發揮하지 못했다. 課題를 제때 내지 못하는 境遇가 茶飯事였고, 그의 擔當敎授는 그가 게으르다고 했다. 푸코의 어머니는 學校가 푸코와 맞지 않는다고 判斷했고, 푸코가 學校에 다니지 않고 家庭에서 敎育을 받을 수 있도록 도왔다. 그의 故鄕 親舊는 이런 말을 남기기도 했다.

“그의 어떤 部分도 그가 未來에 有名해 질 거라고 말해주지 않았다. 몸은 弱했고, 怯 많고 마음이 좁았다. 別로 없어 보이는 素質과 느린 일處理 能力은 그가 더 以上 大學에 다닐 수 없게 만들었다. 그의 어머니는 多幸히도 家庭敎師를 알아봐주셨고, 그제서야 그는 제대로 工夫할 수 있었다.”

學校에 다니는 것에 別로 關心이 없었던 푸코는 學校를 그만둔 後 다른 才能을 보이기 始作했다. 10代 때 그는 장난감 組立이나, 蒸氣機關이나 電信機 같은 精巧한 機械들에 關心을 가졌다. 이런 그의 才能을 본 어머니는 푸코가 훌륭한 外科 醫師가 될 수 있을 거라고 생각했다. 그래서 그는 1839年에 파리 醫學 大學에 들어가게 되었다. 하지만 그는 첫 解剖學 實驗 때 피를 보고 氣絶하고 말았다. 그의 擔當 敎授였던 알프레드 다니 는 그럼에도 不拘하고 그의 才能을 믿고 助敎로 採用했다. 푸코는 約 3年間 알프레드 다니 의 微細 解剖學 實驗의 助敎로 일했으나, 結局 피에 對한 恐怖心을 떨쳐내는 데 失敗하고 醫師의 길을 抛棄했다. 以後 그는 루이 다게르 가 寫眞術을 發明한 것에 對해 크게 感銘 받았고, 大學 時節의 親舊 히폴리트 피조 를 만나면서 實驗物理學의 길로 轉向했다.

中年期 [ 編輯 ]

1844年 以後 그는 科學 敎科書와 新聞의 科學 記事 等을 써서 生計를 維持했다. 그러다가 그는 피조 와 함께 다양한 빛의 强度에 對한 共同 硏究를 始作했다. 아크 램프의 炭素, 酸水素 吹管의 石灰, 太陽光 等을 赤外線 放射에 依한 干涉, 色 偏光, 經路의 길이에 따른 分光 等을 利用하는 것이 當時에 그들이 使用했던 硏究 方法이었다. 그리고 1845年에 다게레오 타입의 銀板 寫眞術을 利用해 太陽의 仔細한 寫眞을 찍는 데에 成功했다. 그러다가 1847年에 太陽光이 干涉을 일으키는 波動의 性格을 가지고 있다는 事實을 發見하고, 빛의 速度를 測定할 수 있는 裝置의 開發을 指揮했다. 그 結果 피조-푸코 裝置 를 만들었고, 그것을 利用해 1850年 피조-푸코 實驗으로 알려진 빛의 速度를 測定하는 實驗을 進行하였다. 이 實驗을 통해 물속에서의 빛의 速度를 測定하여 그것이 空氣 中에서보다 늦다는 것, 卽 빛의 速度는 매질에 따라 달라진다는 것을 實證하였고 이를 土臺로 빛의 波動說을 確立하였다. 하지만 이 以後에는 피조 와 訣別하고 各自 獨立的인 硏究를 이어나갔다.

1851年 , 그는 軸에 따른 地球의 自轉을 實驗的으로 證明했다.( 一周 運動 參照) 그는 파리의 판테온의 지붕에 매우 길고 무거운 振子를 매달아서 진동시켰다. 이 實驗은 全 世界的으로 센세이션을 일으켰고, 푸코의 振子라는 이름으로 유럽과 美國 等地로 널리 알려지기 始作한다. 또한 1852年에 이를 좀 더 單純한 實驗으로 證明할 수 있는 자이로스코프를 發明했다. 푸코는 이와 같은 業績으로 1855年에 王立 學會 로부터 當代 最高 權威의 商人 코플리 上 (‘매우 注目할 만한 實驗的 硏究’ 部門)을 授與받았다.

1855年 9月, 그는 九里 原版이 돌아갈 때 必要한 힘이, 原版의 가장자리가 磁石의 두 極 사이에서 돌아가도록 되어 있을 때 더 커진다는 事實을 알아냈다. 이 때 이 原版은 金屬에 誘導된 渦電流로 인해 加熱된다. 이 電流는 다른 말로 푸코 電流라고도 불린다.

1857年 그는 自身의 이름을 딴 偏光板을 만들었다. 그리고 그를 利用해 反射望遠鏡의 反射鏡을 檢査하는 方法인 푸코 테스트(푸코 나이프엣지 테스트)를 만들었다. 그는 이 方法을 '파리 天文臺 年報'에 發表했고, 그 結果 1860年代부터 英國에서는 多數의 많은 아마추어가 銀鍍金 琉璃 거울을 製作하게 되었다.

1862年, 그는 찰스 휘트스톤 의 回轉하는 거울을 利用해 빛의 速度를 測定해 298,000 km/s라는 값을 얻었다. 이는 現代에 測定된 값과의 誤差가 거의 나지 않는 아주 精密한 값이었다.

老年期 [ 編輯 ]

그는 나폴레옹 3世로부터 레지옹 도뇌르 勳章 을 授與받았고, 파리 天文臺 의 警도국 管理者가 되었다. 또한 1864年에 그는 王立 學會의 會員이 되었고, 이듬해에 工學 部門 機構의 會員이 되었다. 1865年에 그는 제임스 와트 의 거버너가 登場함에 따라, 回戰 常數의 週期에 對한 觀察과 電氣광을 調節하는 裝置에 對한 論文의 修正을 마칠 수 있었다. 같은 해에 그는 望遠鏡 렌즈의 表面에 半透明한 은 薄膜을 蒸着시키는 方法을 통해 太陽을 눈의 損傷 없이 觀察하는 方法을 선보였다. 그의 最終 論文은 파리 科學 學會誌 ( 프랑스語 : Comptes rendus de l'Academie des sciences , 1847年 ~ 1869年 판)에서 찾아볼 수 있다.

事後 [ 編輯 ]

1868年 2月 11日 에 그는 多發性 硬化症 으로 ^[3] 인한 腦 疾患으로 파리에서 死亡했다. 現在 그는 몽마르트 墓地 에 安葬되었다.

業績 [ 編輯 ]

地球 字典의 實驗的 證明 [ 編輯 ]

푸코는 地球의 自轉 을 振子 實驗 을 통해 實驗的으로 證明했다.

1851年 푸코는 판테온 의 돔 에서 길이 67m의 실을 내려뜨려 28kg의 錘를 매달고 흔들었고, 時間이 지남에 따라 振動面이 천천히 回轉하였다. 一般的으로 振子에 作用하는 힘은 重力 과 실의 張力 뿐이므로 일정한 振動面을 維持해야 하지만(여기서 空氣의 抵抗은 無視하도록 한다), 振子를 長時間 진동시키면 自轉 方向의 反對 方向으로 돌게 된다. 이는 紙面이 回轉하는, 다시 말해 地球가 自轉하는 것을 立證했다고 할 수 있다.

푸코는 1851年 파리 天文臺의 子午線 에서 푸코 振子를 첫 公開했고, 몇 週 後 푸코는 더 큰 푸코 振子를 만들었다. 푸코는 이를 파리의 판테온 돔에 매달았는데 자그마치 67m의 줄에 黃銅 코팅이 된 28kg짜리 납 振子를 매달은 것이라고 한다. 錘의 振動面은 32.7時間마다 完全한 圓을 만들면서 時計方向으로 每 時間 11度씩 回轉했다고 한다. 1851年 판테온에서 使用된 旣存의 振子는 1855年에 파리의 프랑스 國立 科學 硏究院 으로 옮겨졌다. ^[4]

빛의 速度 測定 및 빛의 波動說 [ 編輯 ]

푸코와 피조 는 共同으로 빛의 速度 測定 裝置의 開發을 試圖했다. 當時 빛의 波動說 과 粒子說이 對立하고 있었지만, 프랑소와 아라고 는 空氣 中의 光束과 手中의 光速을 比較하면 어느 說이 맞는지 알 수 있다고 主張했다. 卽, 空氣 中의 光速이 크면 波動說이, 手中의 光速이 크면 粒子說이 옳다고 생각했다. 따라서 푸코와 피조 는 光速의 測定을 통해 빛의 正體를 밝히려고 試圖한 것이다. 그들이 開發한 裝置는 回轉하는 거울을 利用하여 光速을 測定하는 裝置로 프랑소와 아라고 가 考案한 것이었다.

1847年 두 사람이 訣別하고 나서, 피조 는 回戰 기어를 利用한 새로운 光速度 측정법을 開發하여 1849年에 313,000 km/s라는 測定 結果를 얻었다. 反面 푸코는 回轉 거울을 利用한 初期의 方法을 固執하고, 1850年에 空氣 中의 光速은 水中보다 크다는 事實을 證明했다. 피조 도 以後에 푸코와 같은 結論을 얻었다. 푸코는 自身의 裝置의 改良을 거듭하여 1862年에 298,000 km/s라는 測定값을 얻었다. 이 測定 結果는 피조 의 것보다 正確하며, 現在 正確한 값으로 알려진 299,792 km/s 와 誤差가 0.6 %에 不過한 正確한 값이다.

푸코 電流 [ 編輯 ]

푸코 煎類는 渦電流 라고도 하며 쉽게 말해 맴돌이 電流라고도 한다. 오른쪽의 그림은 導體版에 接近하고 있는 磁石을 보여주고 있다. 판에 있는 어떤 고리를 通過하는 磁氣線束이 變하므로 煎類는 反時計方向으로 誘導될 것이다. 萬若 磁石이 오른쪽 그림처럼 판에 平行하게 움직이면 醬의 不均一性에 依해서 磁石 앞쪽으로는 增加하는 磁氣線束을, 뒤쪽으로는 減少하는 磁氣線束을 만든다. 앞쪽으로는 反時計 方向의 電流가, 뒤쪽으로는 時計 方向의 電流가 흐르게 된다. 덩어리 物質에 誘導된 煎類는 流體의 소용돌이 模樣과 類似하다고 해서 맴돌이 電流라고 부른다.

푸코 테스트 [ 編輯 ]

1857年, 푸코는 反射 望遠鏡 에 使用되는 反射鏡의 表面 檢査法을 '파리 天文臺 年譜'에 세 가지 發表했다. 이 方法은 푸코 테스트 或은 나이프 엣지 테스트라고 불리며, 現在까지도 簡易 檢査 方法으로 널리 使用되고있다.

푸코 테스트를 하는 主 目的은 平行光線에 對해 오목거울이 얼마나 焦點이 잘 맞는지를 確認하는데에 있다. 萬若 거울의 表面이 球面을 이루고 있다면 平行光線들에 對해서는 모든 빛이 한 點에 모이지 못한다. 이러한 問題에 對해 代案으로 提示된 것이 바로 抛物線의 形態를 하고 있는 反射面이다. 抛物面의 境遇 平行으로 入射하는 모든 光線들을 한 點으로 集中 시킬 수 있다. 例를 들면 안테나의 表面이 있다. 그러나 普通의 技術로 球面鏡을 만드는 것은 簡單한 作業만으로도 可能하지만 抛物面을 만드는 것은 어렵기 때문에 만들어진 거울이 제대로 焦點이 맞는지 確認할 수 있는 方法이 必要하다. 이 때 가장 簡便하게 使用되고 있는 方法이 푸코 테스트이다.

푸코 테스트의 基本的 原理는 빛이 모이는 地點에 面刀날과 같이 날카로운 것을 漸次的으로 가까이 가져가게 되면 빛이 漸漸 흐려지다가 어두워지며(오른쪽 中間 그림) 焦點보다 가까운 곳은 面刀날을 가져가는 方向이 어두워지고(오른쪽 위 그림), 焦點보다 먼 곳에서 같은 行爲를 하였을 境遇 그 反對 方向부터 어두워진다(오른쪽 아래 그림)는 槪念이다.

• 오목 거울의 焦點에 바늘 같은 날카로운 物體를 두고, 物體와 反射 效果를 함께 顯微鏡으로 觀察하여 그 거울이 어느 程度의 精密함을 가지고 있는지 알 수 있다.
• 날카로운 物體의 位置를 조금씩 調整하면서 빛의 量을 調節하면 거울의 凹凸이 明確하게 보인다.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 푸코의 振子
• 渦電流
• 히폴리트 피조

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

• [1]