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Planck : × sec, : × sec : × , : × × , 1u=931MeV, × 14 C =181 / . . 3 2 . . . . ( 255 ) 5 . ln ln × ln × μ ln × × ln × ln min × min

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【2017-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times times

개 1u=931MeV times 14C의 초기 붕괴율=181붕괴분

괄호 안에 답을 넣는 문제의 경우 풀이과정은 참고하지 않음 최종적인 답만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 3자리에서 반올림하여 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에

맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함 물리 상수는 아래 값들을

이용할 것 (총 255점 만점)

아래 문제는 각 문항 당 5점임

문제1 R1=10cm R2=15cm이다 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 15이다 렌

즈 a의 초점거리는 ( )cm 렌즈 b의 초점거리는 ( )Diopter 렌

즈 c의 초점거리는 ( )cm 렌즈 d의 초점거리는 ( )Diopter이

다 부호가 틀리면 영점임

(답)

를 이용하면 된다

문제2 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 100V를 사

용하였다 이 전자빔의 드브로이 물질파의 파장은 ( ) Å이다

(답)

Å이다

문제3 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이 측

정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기는

( )일이다

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

문제4

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지 Q는

( )MeV이다 여기서 헬륨의 질량은 4002602u 중수소의 질량은

201410178u이고 삼중수소의 질량은 30160492u이다 그리고 중성자의 질

량은 1008665u이다

(답) 이므로 이다

문제5 반감기가 100일인 방사능 물질의 붕괴율을 측정해 보니 30mCi였

다 30일이 지난 후의 붕괴율은 ( )mCi이다

(답)

ln 이다

문제 6 수소 핵스핀이 3T의 정자기장 안에 놓여 있다 이 수소핵스핀의

세차운동 진동수는 ( )MHz이고 두 에너지 준위사이의 에너지는

( )times10-7eV이다

(답) 이고 이므로 이다

times

문제7 자기장의 세기가 05mT인 rf파를 이용하여 180o펄스를 만들 경우 rf

파의 지속시간은 ( )μs이다

(답) 이므로 이다

문제8 역회복 펄스연결을 이용하여 T1=200ms인 조직의 신호를 없애려고

한다 역회복 펄스연결의 TI는 ( )ms이다

(답) ln 이다

문제9 MRI에서 영상폭을 2mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

15kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 ( )mTm로

하여야 한다

(답) 이므로

이다

문제10 어떤 기체의 Joule-Thompson 계수는 25times10-6이다

Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -200일 경우

Joule-Thompson 과정에서 변한 기체의 온도는 ( )K 내려간다

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 기체는 -5065의 온도변화가 있다

문제11 어떤 방사능 핵종의 반감기는 50년이다 이 핵종의 붕괴상수는

( )times10-10s-1이다 초기(t=0)에 어떤 물질에 이 방사능 핵종이 5times10

12

개 포함되어 있었을 경우 이 핵종의 초기 붕괴율은 ( )Bq이다 그

리고 10년 후의 붕괴율은 ( )Bq이다

(답) ln

times 이다 이고

ln 이다

문제12 어떤 조직의 T1이완시간은 1000ms이고 T2이완시간은 300ms이

다 90o펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변하였다 90

o펄스가

없어진 후 500ms가 경과된 후 종축자화도는 ( ) 회복되고 횡축

자화도는 ( ) 소멸된다

(답) 종축자화도의 회복은 이므로 3934회

복된다 반면에 횡축자화도의 소멸은 이므로

8111소멸된다

아래 문제는 각 문항 당 10점임

문제 1 인공위성이 지표에서 3만5천km의 궤도에 돌고 있다 이 위성에서

직경 2m인 렌즈로 지표를 관찰한다 분해 가능한 지표에 있는 두 물체의

떨어진 최소 거리는 ( )m이다 관찰하는데 가시광선을 사용한다

가시광선의 파장은 550nm을 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 이다

문제2어떤 방사능 물질 A는 반감기 7억년으로 모두 물질 B로 붕괴한다

어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 6으로 관찰되었다 이 암

석이 생성된 년대는 ( )억년 전이다

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

문제3 어떤 고대 뼈에서 3g의 탄소시료를 채취하였다 이 시료의 붕괴율

은 5붕괴분으로 측정되었다 이 뼈는 ( )년 전의 뼈이다14C의

반감기는 5730년이다

(답)

ln

에서 붕괴분이므로 lnln

년이다

문제4 반감기가 3년인 어떤 방사능 핵종이 1MeV의 에너지를 가진 γ선을

방출한다 이 핵종의 분자량은 50gmol이다 이 핵종 10g을 인체에 치료를

위해 사용한다고 하자 이 핵종에서 방출되는 선의 1만이 인체에 흡수

된다고 가정한다 환자는 방사선에 30초간 노출되었다 인체에 흡수되는

선의 총 수는 ( )times1012개이다 이 사람이 질량이 60kg이라면 인

체에 흡수되는 방사선 에너지는 ( )Sv이다

(답) times개

ln

times 이 중에서 1만을 흡수하므로

흡수하는 γ선의 총 개수는 times개다

γ선의 에너지가 1MeV이므로 사람이 받는 총 에너지는 4220J이고 kg당

받는 에너지는 0703 Jkg 즉 0703Gy이다 γ선의 RBE는 1이므로 피폭되

는 에너지는 0703Sv이다

문제5 A조직의 T1이완시간은 300ms이고 B조직의 T1이완시간은 100ms

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는 05

이다 90o-90

o펄스연결에서 TR=500ms인 경우 두 조직의 신호의 비

SASB는 ( )이다

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

문제6 A조직의 T1 T2이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의 T1

T2이완시간은 각각 500ms 70ms이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할

때 B조직의 양성자 밀도는 05이다 스핀-에코 펄스연결에서 TR=1000ms

TE=200ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SASB는 ( )이다

(답) 스핀-에코 펄스연결에서 신호의 세기는 sim

로 주어진다 따라서 두 조직의 신호의 비는

이다 따라서 이다

문제7 원점에서 x축 방향으로 각각 +3cm -2cm에 물이 존재한다고 하

자 x축 방향으로 경사자기장 3Gcm가 걸려있다 두 지점의 물에서 발생

하는 MR신호의 진동수 차이는 ( )kHz이다

(답) 위치 x에서의 진동수는

이므로

에서 이다

문제 8 어떤 온도 체계인 oR에서 온도에 따른 압력 변화를 측정한 그래프가 아래에 주어져 있다 절대영도는 이 온도체계에서 ( )oR이다 섭씨 30도는 이 온도체계에서 ( )oR이다

(답) 에서 절대영도에서는 이므로 이

다 섭씨 30도는 절대온도로는 303K이다 따라서 섭씨 30도는 oR로는 이다

다음 문제에 대해 핵심적인 내용만으로 간략히 답하라(각 문항 당 10점)

문제 1 진공도를 측정하는 이온게이지의 작동원리는 무엇인가

(답) 기체를 이온화시켜 이온의 수(전류)를 측정하면 진공도를 알 수 있다

문제 2 원자력 발전에 이용하는 핵연료에는 어떤 것이 있나 그리고 감속재의 역할은 무엇인가

(답) 우라늄 235와 플루토늄 239 우라늄 235은 천연 또는 농축 플루토늄 239는 농축 감속재는 중성자의 속도를 떨어뜨려 열중성자로 만듦으로써 우라늄이나 플루토늄의 핵분열을 가능하게 해 준다

문제 3 MRI에서 위상인식경사자기장을 여러 번 걸어서 MR신호를 얻어야 하는 이유는 무엇인가

(답) 각 픽셀 위치에서 나오는 신호의 위상을 결정하기 위해서는 MR신호가 더 필요함(미지수만큼의 신호가 필요) 256times256 픽셀의 영상에서는 256번의 위상변화로 신호를 구해야 함(진동수는 푸리에 변환에 의해 구별됨) 즉 360256도의 각도를 변화시키면서 256번 신호를 얻어야 함

문제 4 희석냉동기에서 열교환기를 사용해야 하는 이유는 무엇인가

(답) 혼합실로 재투입하는 액체 헬륨3의 온도(07K 증류기 온도)를 혼합실의 온도근방(mK)까지 떨어뜨리기 위해 필요함

문제 5 FED의 작동원리는 무엇인가

(답) 뾰쪽한 팁에 전압을 걸면 냉전자(cold electron)가 나오고 이 냉전자가 형광물질을 때려 빛을 발생시킨다

문제 6 MEMS는 무엇인가

(답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여 만든 것 기계의 작동을 위해 반도체 공정으로 기계와 동시에 트랜지스터 구동장치를 만들 수 있다는 것이 장점

【2017-2 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 아보가도르 수 times 개

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것(215점 만점)

문제 1 파동의 속도가 500ms이고 진동수가 200Hz로 관찰되었다면 이

파의 파장과 주기는 얼마인가(5점)

(답) 에서 이다 그리고 이다

문제 2 굴절률이 15인 유리로 렌즈를 만들었다 이 렌즈 속으로 전파되

는 빛의 속도는 얼마인가(5점)

(답) times

문제 3 파장 인 빛의 광자에너지는 몇 eV인가(10점)

(답) 광자의 에너지는

times 이고

times 이므로 이다

문제 4 어떤 금속을 이용한 광전효과 실험에서 문턱파장이 300nm로 관

찰되었다 이 금속의 일함수는 몇 eV인가 파장 200nm의 빛이 이 금속

표면에 입사한 경우 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV인가 이

광전효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가(15점)

(답) m ax 에서

times

m ax

따라서 정지전압은 -20625V이다

문제 5 전자총에서 전자가 50V의 전압에 의해 가속된다 전자의 속도와

de Brogile 파장(Å으로 답하라)을 구하라(10점)

(답) 에서

times이다

따라서 de Brogile 파장은 Å이다

문제 6 수소 선스펙트럼의 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장 짧은 파

와 가장 긴 파의 파장은 각각 몇 nm인가(15점)

(답) Lyman계열은 로 전이할 때 발생하는 파들이다 따라서

에서 에너지가 가장 큰 경우는 infin에서

로의 전이에서 발생한다 이 경우 이므로

이다 반면에 파장이 가장 긴 파의 에너지가 가장 작

다 이는 에서 로의 전이에 해당한다 이 경우

이므로 이다

문제7 구급차가 400Hz의 사이렌을 울리며 속력 80kmh로 다가올 때와 멀어질 때

정지한 사람이 듣는 사이렌의 진동수를 각각 구하라 공기 중 음파의 속도는

340ms이다(10점)

(답) plusmn

plusmn 다가올 때는

멀어질 때는

문제 8 어떤 금속의 밀도는 이고 분자량은 이

다 이 금속은 금속결합에 의해 한 개의 원자당 2개의 잉여전자가 발생한

다고 한다 이 금속 안에 존재하는 자유전자의 밀도(개cc)는 얼마인가(10

점)

(답) times개cm3이다

문제9 middot middot의 진리표를 만들어 보라(10점)

(답)

A B middot middot C

0 0 0 0 0

1 0 0 0 0

0 1 1 0 1

1 1 0 1 1

문제 10 아래 디지털 회로(logic circuit)에서 output C의 표현을 구하

라(10점)

(답)

문제 11 60dB인 스피커에서 5m떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가(10

점)

(답) log 에서 5m떨어진 지점의 소리 에너지

는 prime 이고 prime log times dB이다

문제12 진동수 5MHz의 초음파를 각도 10o인 혈관의 어떤 부분에 발사한

다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 100Hz의 beat수를 관찰했다

고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의 초음

파의 속도는 1500ms이다 (10점)

(답) asymp

sin에서

이므로

문제13 어떤 광섬유는 굴절률 152인 유리로 만들었다 그리고 그 표면에

굴절률 148인 물질로 도포(cladding)하였다 이 광섬유의 단면에 빛을 입

사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각도는 몇 도인가 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다(5점)

(답) sin

다음 물음에 답하라(각 10점) 답은교재를참조

문제1 전자기파가 매질 속으로 전파될 때 변하지 않는 물리량은 무엇인

가 전자기파는 왜 매질 속에서는 속도가 떨어지는가

문제2 Bohr는 수소 선스펙트럼을 설명하기 위해 도입한 2가지 가정은 무

엇인가

문제3 교류발전기의 원리인 Faraday법칙을 간략히 설명하라

문제4 화학전지의 4가지 구성요소와 그 작용을 쓰라

문제5 연료전지에서 양극으로 들어가는 것 음극으로 들어가는 것 부산

물은 각각 무엇인가

문제6 n-channel MOSFET의 구조와 작용에 대해 개략적으로 기술하라

문제7 초음파 진동자로 사용되는 대표적인 2가지 물질의 종류와 그 진동

수 영역은 무엇인가

문제8 최초의 연속레이저인 He-Ne레이저의 구조와 그 작동원리에 대해

설명하라

문제9 CCD의 구조와 작동원리를 간략히 설명하라

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 Na 금속의 일함수는 25eV이다 광전효과를 일으키기 위해서 Na 금속

표면에 입사시켜야 빛의 문턱 파장은 몇 nm인가 이 파장은 전자기파의

어떤 영역에 해당되나

(답) rArr

timestimes

times sec timestimessec

2 전자가 200V의 전압에 의해 가속된다고 할 때 이 전자의 de Brogile

물질파의 파장은 몇 Å인가

(답) rarr

timestimes timestimes times

times Å

3 기저상태에 있는 수소를 이온화시키기 위해서 입사시켜야 하는 빛의 파

장은 적어도 몇 nm 이하가 되어야 하는가

(답) 수소의 이온화 에너지는 136eV이다 따라서 에서

timestimes times timestimes

4 ldquo아rdquo 음소를 구성하는 진동수 중에 강도가 가장 큰 것이 750Hz이다 이

진동수의 음파의 파장은 몇 cm인가 공기 중에서 음파의 속도는

350msec라고 한다

(답) rarr

5 원자번호 21인 Sc의 전자구조를 쓰라

(답) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 42s 3d1

6 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 내용 참조

7 Bohr의 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정상파 조건과 일치

함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파

를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

8 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 입력 A와 B의 항으로 표현하라 (hint 그림의 각 부분에서 값

의 표현을 표시하라)

9 태양전지는 기본적으로 pn 접합구조이다 태양전지의 효율을 좋게 하기

위한 태양전지의 구조적 특성에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

10 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

Extra 문제 (10점)

1 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 그리고 심장 막의 속도를 라

고 하자 진동수 인 초음파를 입사시켰을 때 태아의 심장 막에서 반사되

어 오는 초음파의 진동수 에 대한 표현을 구하라 와 의 차이(beat

신호)에서 태아 심장의 박동 수를 구할 수 있다

(답) 진동수 인 초음파를 심장 막에서 관찰할 때 진동수는

이다 이는 심장 막(관찰자)이 음원 쪽으로 다가가기 때문이다 심장 막에

서 반사된 초음파(위의 진동수)가 관찰자에게는

관찰된다 이는 음원(심장 막)이 관찰자 쪽으로 다가오기 때문이다 심장

막의 박동 수는 로 계산된다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 2: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 6으로 관찰되었다 이 암

석이 생성된 년대는 ( )억년 전이다

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

문제3 어떤 고대 뼈에서 3g의 탄소시료를 채취하였다 이 시료의 붕괴율

은 5붕괴분으로 측정되었다 이 뼈는 ( )년 전의 뼈이다14C의

반감기는 5730년이다

(답)

ln

에서 붕괴분이므로 lnln

년이다

문제4 반감기가 3년인 어떤 방사능 핵종이 1MeV의 에너지를 가진 γ선을

방출한다 이 핵종의 분자량은 50gmol이다 이 핵종 10g을 인체에 치료를

위해 사용한다고 하자 이 핵종에서 방출되는 선의 1만이 인체에 흡수

된다고 가정한다 환자는 방사선에 30초간 노출되었다 인체에 흡수되는

선의 총 수는 ( )times1012개이다 이 사람이 질량이 60kg이라면 인

체에 흡수되는 방사선 에너지는 ( )Sv이다

(답) times개

ln

times 이 중에서 1만을 흡수하므로

흡수하는 γ선의 총 개수는 times개다

γ선의 에너지가 1MeV이므로 사람이 받는 총 에너지는 4220J이고 kg당

받는 에너지는 0703 Jkg 즉 0703Gy이다 γ선의 RBE는 1이므로 피폭되

는 에너지는 0703Sv이다

문제5 A조직의 T1이완시간은 300ms이고 B조직의 T1이완시간은 100ms

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는 05

이다 90o-90

o펄스연결에서 TR=500ms인 경우 두 조직의 신호의 비

SASB는 ( )이다

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

문제6 A조직의 T1 T2이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의 T1

T2이완시간은 각각 500ms 70ms이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할

때 B조직의 양성자 밀도는 05이다 스핀-에코 펄스연결에서 TR=1000ms

TE=200ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SASB는 ( )이다

(답) 스핀-에코 펄스연결에서 신호의 세기는 sim

로 주어진다 따라서 두 조직의 신호의 비는

이다 따라서 이다

문제7 원점에서 x축 방향으로 각각 +3cm -2cm에 물이 존재한다고 하

자 x축 방향으로 경사자기장 3Gcm가 걸려있다 두 지점의 물에서 발생

하는 MR신호의 진동수 차이는 ( )kHz이다

(답) 위치 x에서의 진동수는

이므로

에서 이다

문제 8 어떤 온도 체계인 oR에서 온도에 따른 압력 변화를 측정한 그래프가 아래에 주어져 있다 절대영도는 이 온도체계에서 ( )oR이다 섭씨 30도는 이 온도체계에서 ( )oR이다

(답) 에서 절대영도에서는 이므로 이

다 섭씨 30도는 절대온도로는 303K이다 따라서 섭씨 30도는 oR로는 이다

다음 문제에 대해 핵심적인 내용만으로 간략히 답하라(각 문항 당 10점)

문제 1 진공도를 측정하는 이온게이지의 작동원리는 무엇인가

(답) 기체를 이온화시켜 이온의 수(전류)를 측정하면 진공도를 알 수 있다

문제 2 원자력 발전에 이용하는 핵연료에는 어떤 것이 있나 그리고 감속재의 역할은 무엇인가

(답) 우라늄 235와 플루토늄 239 우라늄 235은 천연 또는 농축 플루토늄 239는 농축 감속재는 중성자의 속도를 떨어뜨려 열중성자로 만듦으로써 우라늄이나 플루토늄의 핵분열을 가능하게 해 준다

문제 3 MRI에서 위상인식경사자기장을 여러 번 걸어서 MR신호를 얻어야 하는 이유는 무엇인가

(답) 각 픽셀 위치에서 나오는 신호의 위상을 결정하기 위해서는 MR신호가 더 필요함(미지수만큼의 신호가 필요) 256times256 픽셀의 영상에서는 256번의 위상변화로 신호를 구해야 함(진동수는 푸리에 변환에 의해 구별됨) 즉 360256도의 각도를 변화시키면서 256번 신호를 얻어야 함

문제 4 희석냉동기에서 열교환기를 사용해야 하는 이유는 무엇인가

(답) 혼합실로 재투입하는 액체 헬륨3의 온도(07K 증류기 온도)를 혼합실의 온도근방(mK)까지 떨어뜨리기 위해 필요함

문제 5 FED의 작동원리는 무엇인가

(답) 뾰쪽한 팁에 전압을 걸면 냉전자(cold electron)가 나오고 이 냉전자가 형광물질을 때려 빛을 발생시킨다

문제 6 MEMS는 무엇인가

(답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여 만든 것 기계의 작동을 위해 반도체 공정으로 기계와 동시에 트랜지스터 구동장치를 만들 수 있다는 것이 장점

【2017-2 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 아보가도르 수 times 개

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것(215점 만점)

문제 1 파동의 속도가 500ms이고 진동수가 200Hz로 관찰되었다면 이

파의 파장과 주기는 얼마인가(5점)

(답) 에서 이다 그리고 이다

문제 2 굴절률이 15인 유리로 렌즈를 만들었다 이 렌즈 속으로 전파되

는 빛의 속도는 얼마인가(5점)

(답) times

문제 3 파장 인 빛의 광자에너지는 몇 eV인가(10점)

(답) 광자의 에너지는

times 이고

times 이므로 이다

문제 4 어떤 금속을 이용한 광전효과 실험에서 문턱파장이 300nm로 관

찰되었다 이 금속의 일함수는 몇 eV인가 파장 200nm의 빛이 이 금속

표면에 입사한 경우 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV인가 이

광전효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가(15점)

(답) m ax 에서

times

m ax

따라서 정지전압은 -20625V이다

문제 5 전자총에서 전자가 50V의 전압에 의해 가속된다 전자의 속도와

de Brogile 파장(Å으로 답하라)을 구하라(10점)

(답) 에서

times이다

따라서 de Brogile 파장은 Å이다

문제 6 수소 선스펙트럼의 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장 짧은 파

와 가장 긴 파의 파장은 각각 몇 nm인가(15점)

(답) Lyman계열은 로 전이할 때 발생하는 파들이다 따라서

에서 에너지가 가장 큰 경우는 infin에서

로의 전이에서 발생한다 이 경우 이므로

이다 반면에 파장이 가장 긴 파의 에너지가 가장 작

다 이는 에서 로의 전이에 해당한다 이 경우

이므로 이다

문제7 구급차가 400Hz의 사이렌을 울리며 속력 80kmh로 다가올 때와 멀어질 때

정지한 사람이 듣는 사이렌의 진동수를 각각 구하라 공기 중 음파의 속도는

340ms이다(10점)

(답) plusmn

plusmn 다가올 때는

멀어질 때는

문제 8 어떤 금속의 밀도는 이고 분자량은 이

다 이 금속은 금속결합에 의해 한 개의 원자당 2개의 잉여전자가 발생한

다고 한다 이 금속 안에 존재하는 자유전자의 밀도(개cc)는 얼마인가(10

점)

(답) times개cm3이다

문제9 middot middot의 진리표를 만들어 보라(10점)

(답)

A B middot middot C

0 0 0 0 0

1 0 0 0 0

0 1 1 0 1

1 1 0 1 1

문제 10 아래 디지털 회로(logic circuit)에서 output C의 표현을 구하

라(10점)

(답)

문제 11 60dB인 스피커에서 5m떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가(10

점)

(답) log 에서 5m떨어진 지점의 소리 에너지

는 prime 이고 prime log times dB이다

문제12 진동수 5MHz의 초음파를 각도 10o인 혈관의 어떤 부분에 발사한

다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 100Hz의 beat수를 관찰했다

고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의 초음

파의 속도는 1500ms이다 (10점)

(답) asymp

sin에서

이므로

문제13 어떤 광섬유는 굴절률 152인 유리로 만들었다 그리고 그 표면에

굴절률 148인 물질로 도포(cladding)하였다 이 광섬유의 단면에 빛을 입

사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각도는 몇 도인가 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다(5점)

(답) sin

다음 물음에 답하라(각 10점) 답은교재를참조

문제1 전자기파가 매질 속으로 전파될 때 변하지 않는 물리량은 무엇인

가 전자기파는 왜 매질 속에서는 속도가 떨어지는가

문제2 Bohr는 수소 선스펙트럼을 설명하기 위해 도입한 2가지 가정은 무

엇인가

문제3 교류발전기의 원리인 Faraday법칙을 간략히 설명하라

문제4 화학전지의 4가지 구성요소와 그 작용을 쓰라

문제5 연료전지에서 양극으로 들어가는 것 음극으로 들어가는 것 부산

물은 각각 무엇인가

문제6 n-channel MOSFET의 구조와 작용에 대해 개략적으로 기술하라

문제7 초음파 진동자로 사용되는 대표적인 2가지 물질의 종류와 그 진동

수 영역은 무엇인가

문제8 최초의 연속레이저인 He-Ne레이저의 구조와 그 작동원리에 대해

설명하라

문제9 CCD의 구조와 작동원리를 간략히 설명하라

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 Na 금속의 일함수는 25eV이다 광전효과를 일으키기 위해서 Na 금속

표면에 입사시켜야 빛의 문턱 파장은 몇 nm인가 이 파장은 전자기파의

어떤 영역에 해당되나

(답) rArr

timestimes

times sec timestimessec

2 전자가 200V의 전압에 의해 가속된다고 할 때 이 전자의 de Brogile

물질파의 파장은 몇 Å인가

(답) rarr

timestimes timestimes times

times Å

3 기저상태에 있는 수소를 이온화시키기 위해서 입사시켜야 하는 빛의 파

장은 적어도 몇 nm 이하가 되어야 하는가

(답) 수소의 이온화 에너지는 136eV이다 따라서 에서

timestimes times timestimes

4 ldquo아rdquo 음소를 구성하는 진동수 중에 강도가 가장 큰 것이 750Hz이다 이

진동수의 음파의 파장은 몇 cm인가 공기 중에서 음파의 속도는

350msec라고 한다

(답) rarr

5 원자번호 21인 Sc의 전자구조를 쓰라

(답) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 42s 3d1

6 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 내용 참조

7 Bohr의 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정상파 조건과 일치

함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파

를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

8 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 입력 A와 B의 항으로 표현하라 (hint 그림의 각 부분에서 값

의 표현을 표시하라)

9 태양전지는 기본적으로 pn 접합구조이다 태양전지의 효율을 좋게 하기

위한 태양전지의 구조적 특성에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

10 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

Extra 문제 (10점)

1 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 그리고 심장 막의 속도를 라

고 하자 진동수 인 초음파를 입사시켰을 때 태아의 심장 막에서 반사되

어 오는 초음파의 진동수 에 대한 표현을 구하라 와 의 차이(beat

신호)에서 태아 심장의 박동 수를 구할 수 있다

(답) 진동수 인 초음파를 심장 막에서 관찰할 때 진동수는

이다 이는 심장 막(관찰자)이 음원 쪽으로 다가가기 때문이다 심장 막에

서 반사된 초음파(위의 진동수)가 관찰자에게는

관찰된다 이는 음원(심장 막)이 관찰자 쪽으로 다가오기 때문이다 심장

막의 박동 수는 로 계산된다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 3: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2017-2 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 아보가도르 수 times 개

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것(215점 만점)

문제 1 파동의 속도가 500ms이고 진동수가 200Hz로 관찰되었다면 이

파의 파장과 주기는 얼마인가(5점)

(답) 에서 이다 그리고 이다

문제 2 굴절률이 15인 유리로 렌즈를 만들었다 이 렌즈 속으로 전파되

는 빛의 속도는 얼마인가(5점)

(답) times

문제 3 파장 인 빛의 광자에너지는 몇 eV인가(10점)

(답) 광자의 에너지는

times 이고

times 이므로 이다

문제 4 어떤 금속을 이용한 광전효과 실험에서 문턱파장이 300nm로 관

찰되었다 이 금속의 일함수는 몇 eV인가 파장 200nm의 빛이 이 금속

표면에 입사한 경우 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV인가 이

광전효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가(15점)

(답) m ax 에서

times

m ax

따라서 정지전압은 -20625V이다

문제 5 전자총에서 전자가 50V의 전압에 의해 가속된다 전자의 속도와

de Brogile 파장(Å으로 답하라)을 구하라(10점)

(답) 에서

times이다

따라서 de Brogile 파장은 Å이다

문제 6 수소 선스펙트럼의 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장 짧은 파

와 가장 긴 파의 파장은 각각 몇 nm인가(15점)

(답) Lyman계열은 로 전이할 때 발생하는 파들이다 따라서

에서 에너지가 가장 큰 경우는 infin에서

로의 전이에서 발생한다 이 경우 이므로

이다 반면에 파장이 가장 긴 파의 에너지가 가장 작

다 이는 에서 로의 전이에 해당한다 이 경우

이므로 이다

문제7 구급차가 400Hz의 사이렌을 울리며 속력 80kmh로 다가올 때와 멀어질 때

정지한 사람이 듣는 사이렌의 진동수를 각각 구하라 공기 중 음파의 속도는

340ms이다(10점)

(답) plusmn

plusmn 다가올 때는

멀어질 때는

문제 8 어떤 금속의 밀도는 이고 분자량은 이

다 이 금속은 금속결합에 의해 한 개의 원자당 2개의 잉여전자가 발생한

다고 한다 이 금속 안에 존재하는 자유전자의 밀도(개cc)는 얼마인가(10

점)

(답) times개cm3이다

문제9 middot middot의 진리표를 만들어 보라(10점)

(답)

A B middot middot C

0 0 0 0 0

1 0 0 0 0

0 1 1 0 1

1 1 0 1 1

문제 10 아래 디지털 회로(logic circuit)에서 output C의 표현을 구하

라(10점)

(답)

문제 11 60dB인 스피커에서 5m떨어진 지점에서의 소음은 몇 dB인가(10

점)

(답) log 에서 5m떨어진 지점의 소리 에너지

는 prime 이고 prime log times dB이다

문제12 진동수 5MHz의 초음파를 각도 10o인 혈관의 어떤 부분에 발사한

다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 100Hz의 beat수를 관찰했다

고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의 초음

파의 속도는 1500ms이다 (10점)

(답) asymp

sin에서

이므로

문제13 어떤 광섬유는 굴절률 152인 유리로 만들었다 그리고 그 표면에

굴절률 148인 물질로 도포(cladding)하였다 이 광섬유의 단면에 빛을 입

사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각도는 몇 도인가 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다(5점)

(답) sin

다음 물음에 답하라(각 10점) 답은교재를참조

문제1 전자기파가 매질 속으로 전파될 때 변하지 않는 물리량은 무엇인

가 전자기파는 왜 매질 속에서는 속도가 떨어지는가

문제2 Bohr는 수소 선스펙트럼을 설명하기 위해 도입한 2가지 가정은 무

엇인가

문제3 교류발전기의 원리인 Faraday법칙을 간략히 설명하라

문제4 화학전지의 4가지 구성요소와 그 작용을 쓰라

문제5 연료전지에서 양극으로 들어가는 것 음극으로 들어가는 것 부산

물은 각각 무엇인가

문제6 n-channel MOSFET의 구조와 작용에 대해 개략적으로 기술하라

문제7 초음파 진동자로 사용되는 대표적인 2가지 물질의 종류와 그 진동

수 영역은 무엇인가

문제8 최초의 연속레이저인 He-Ne레이저의 구조와 그 작동원리에 대해

설명하라

문제9 CCD의 구조와 작동원리를 간략히 설명하라

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 Na 금속의 일함수는 25eV이다 광전효과를 일으키기 위해서 Na 금속

표면에 입사시켜야 빛의 문턱 파장은 몇 nm인가 이 파장은 전자기파의

어떤 영역에 해당되나

(답) rArr

timestimes

times sec timestimessec

2 전자가 200V의 전압에 의해 가속된다고 할 때 이 전자의 de Brogile

물질파의 파장은 몇 Å인가

(답) rarr

timestimes timestimes times

times Å

3 기저상태에 있는 수소를 이온화시키기 위해서 입사시켜야 하는 빛의 파

장은 적어도 몇 nm 이하가 되어야 하는가

(답) 수소의 이온화 에너지는 136eV이다 따라서 에서

timestimes times timestimes

4 ldquo아rdquo 음소를 구성하는 진동수 중에 강도가 가장 큰 것이 750Hz이다 이

진동수의 음파의 파장은 몇 cm인가 공기 중에서 음파의 속도는

350msec라고 한다

(답) rarr

5 원자번호 21인 Sc의 전자구조를 쓰라

(답) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 42s 3d1

6 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 내용 참조

7 Bohr의 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정상파 조건과 일치

함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파

를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

8 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 입력 A와 B의 항으로 표현하라 (hint 그림의 각 부분에서 값

의 표현을 표시하라)

9 태양전지는 기본적으로 pn 접합구조이다 태양전지의 효율을 좋게 하기

위한 태양전지의 구조적 특성에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

10 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

Extra 문제 (10점)

1 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 그리고 심장 막의 속도를 라

고 하자 진동수 인 초음파를 입사시켰을 때 태아의 심장 막에서 반사되

어 오는 초음파의 진동수 에 대한 표현을 구하라 와 의 차이(beat

신호)에서 태아 심장의 박동 수를 구할 수 있다

(답) 진동수 인 초음파를 심장 막에서 관찰할 때 진동수는

이다 이는 심장 막(관찰자)이 음원 쪽으로 다가가기 때문이다 심장 막에

서 반사된 초음파(위의 진동수)가 관찰자에게는

관찰된다 이는 음원(심장 막)이 관찰자 쪽으로 다가오기 때문이다 심장

막의 박동 수는 로 계산된다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 4: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

이므로

문제13 어떤 광섬유는 굴절률 152인 유리로 만들었다 그리고 그 표면에

굴절률 148인 물질로 도포(cladding)하였다 이 광섬유의 단면에 빛을 입

사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각도는 몇 도인가 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다(5점)

(답) sin

다음 물음에 답하라(각 10점) 답은교재를참조

문제1 전자기파가 매질 속으로 전파될 때 변하지 않는 물리량은 무엇인

가 전자기파는 왜 매질 속에서는 속도가 떨어지는가

문제2 Bohr는 수소 선스펙트럼을 설명하기 위해 도입한 2가지 가정은 무

엇인가

문제3 교류발전기의 원리인 Faraday법칙을 간략히 설명하라

문제4 화학전지의 4가지 구성요소와 그 작용을 쓰라

문제5 연료전지에서 양극으로 들어가는 것 음극으로 들어가는 것 부산

물은 각각 무엇인가

문제6 n-channel MOSFET의 구조와 작용에 대해 개략적으로 기술하라

문제7 초음파 진동자로 사용되는 대표적인 2가지 물질의 종류와 그 진동

수 영역은 무엇인가

문제8 최초의 연속레이저인 He-Ne레이저의 구조와 그 작동원리에 대해

설명하라

문제9 CCD의 구조와 작동원리를 간략히 설명하라

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 Na 금속의 일함수는 25eV이다 광전효과를 일으키기 위해서 Na 금속

표면에 입사시켜야 빛의 문턱 파장은 몇 nm인가 이 파장은 전자기파의

어떤 영역에 해당되나

(답) rArr

timestimes

times sec timestimessec

2 전자가 200V의 전압에 의해 가속된다고 할 때 이 전자의 de Brogile

물질파의 파장은 몇 Å인가

(답) rarr

timestimes timestimes times

times Å

3 기저상태에 있는 수소를 이온화시키기 위해서 입사시켜야 하는 빛의 파

장은 적어도 몇 nm 이하가 되어야 하는가

(답) 수소의 이온화 에너지는 136eV이다 따라서 에서

timestimes times timestimes

4 ldquo아rdquo 음소를 구성하는 진동수 중에 강도가 가장 큰 것이 750Hz이다 이

진동수의 음파의 파장은 몇 cm인가 공기 중에서 음파의 속도는

350msec라고 한다

(답) rarr

5 원자번호 21인 Sc의 전자구조를 쓰라

(답) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 42s 3d1

6 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 내용 참조

7 Bohr의 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정상파 조건과 일치

함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파

를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

8 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 입력 A와 B의 항으로 표현하라 (hint 그림의 각 부분에서 값

의 표현을 표시하라)

9 태양전지는 기본적으로 pn 접합구조이다 태양전지의 효율을 좋게 하기

위한 태양전지의 구조적 특성에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

10 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

Extra 문제 (10점)

1 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 그리고 심장 막의 속도를 라

고 하자 진동수 인 초음파를 입사시켰을 때 태아의 심장 막에서 반사되

어 오는 초음파의 진동수 에 대한 표현을 구하라 와 의 차이(beat

신호)에서 태아 심장의 박동 수를 구할 수 있다

(답) 진동수 인 초음파를 심장 막에서 관찰할 때 진동수는

이다 이는 심장 막(관찰자)이 음원 쪽으로 다가가기 때문이다 심장 막에

서 반사된 초음파(위의 진동수)가 관찰자에게는

관찰된다 이는 음원(심장 막)이 관찰자 쪽으로 다가오기 때문이다 심장

막의 박동 수는 로 계산된다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 5: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 Na 금속의 일함수는 25eV이다 광전효과를 일으키기 위해서 Na 금속

표면에 입사시켜야 빛의 문턱 파장은 몇 nm인가 이 파장은 전자기파의

어떤 영역에 해당되나

(답) rArr

timestimes

times sec timestimessec

2 전자가 200V의 전압에 의해 가속된다고 할 때 이 전자의 de Brogile

물질파의 파장은 몇 Å인가

(답) rarr

timestimes timestimes times

times Å

3 기저상태에 있는 수소를 이온화시키기 위해서 입사시켜야 하는 빛의 파

장은 적어도 몇 nm 이하가 되어야 하는가

(답) 수소의 이온화 에너지는 136eV이다 따라서 에서

timestimes times timestimes

4 ldquo아rdquo 음소를 구성하는 진동수 중에 강도가 가장 큰 것이 750Hz이다 이

진동수의 음파의 파장은 몇 cm인가 공기 중에서 음파의 속도는

350msec라고 한다

(답) rarr

5 원자번호 21인 Sc의 전자구조를 쓰라

(답) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 42s 3d1

6 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 내용 참조

7 Bohr의 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정상파 조건과 일치

함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파

를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

8 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 입력 A와 B의 항으로 표현하라 (hint 그림의 각 부분에서 값

의 표현을 표시하라)

9 태양전지는 기본적으로 pn 접합구조이다 태양전지의 효율을 좋게 하기

위한 태양전지의 구조적 특성에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

10 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

Extra 문제 (10점)

1 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 그리고 심장 막의 속도를 라

고 하자 진동수 인 초음파를 입사시켰을 때 태아의 심장 막에서 반사되

어 오는 초음파의 진동수 에 대한 표현을 구하라 와 의 차이(beat

신호)에서 태아 심장의 박동 수를 구할 수 있다

(답) 진동수 인 초음파를 심장 막에서 관찰할 때 진동수는

이다 이는 심장 막(관찰자)이 음원 쪽으로 다가가기 때문이다 심장 막에

서 반사된 초음파(위의 진동수)가 관찰자에게는

관찰된다 이는 음원(심장 막)이 관찰자 쪽으로 다가오기 때문이다 심장

막의 박동 수는 로 계산된다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 6: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 볼쯔만 상수 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 온도 2000K에서 작동되는 필라멘트 전구에서 발생하는 빛(550nm)에서

자발방출 대 자극방출의 비는 얼마인가 이 결과는 무엇을 뜻하는가

(답) times

빛은 거의 모두 자발방출에 의해 발생된다

2 직경 40mm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단을 관찰한다고 하자

쌍안경으로 성단 내에 있는 두 별을 구별할 수 있는 두 별의 떨어진 거리

는 몇 광년인가 빛의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times radian m in 광년

3 고대 볍씨에서 4g의 탄소시료를 추출할 수 있었다 이 시료의 방사능을

측정해보니 10 붕괴분이 관찰되었다 이 볍씨는 몇 년 전의 볍씨인가

현재 살아있는 식물에서 채취한 탄소 1mole에서 관찰되는 방사능은 180

붕괴분이라고 한다 14C의 반감기는 5730년이다

(답) 4g은 탄소 13mole이다 따라서 1mole의 붕괴율은 30 붕괴분 이다

rArr

ln 년

4 똑바로 서 있는 사람의 발과 심장사이의 거리는 150cm이다 두 지점사

이의 혈압의 차이는 몇 기압인가 혈액의 밀도는 103 kgm3 이다 1기압은

1013 HPa이다

(답) 심장 발 times

기압

5 최초로 발진에 성공한 루비레이저에 대해 발진원리 구조 등에 대해 설

명하라

(답) 교재 내용 참조

6 X-선 CT에서 X-선원을 회전하여 여러 각도에서 측정하여야 하는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

7 열전대 (TC) 게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

8 이온게이지의 작동원리에 대해 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 반감기가 2000년인 방사능 원소가 있다 처음에 times개의 방사능 원

소가 있었다고 한다 초기 붕괴율과 8000년 후의 붕괴율을 구하라 답은

붕괴초 의 단위로 표시하라

(답)

times sec times

붕괴초

times 붕괴초

10 사이클로트론에서 하전입자(q)가 두 D 사이의 공간을 통과할 때 전극

의 방향을 바꾸어 주어야 하전입가가 계속 가속될 수 있다 하전입자가 자

기장 B 속에서 두 D 공간을 통과하는 시간 간격(주기)은 하전입자의 원운

동의 반경과 무관함을 보여라 이에 따라 일정한 진동수의 고주파를 전극

에 걸어주면 되는데 이 고주파의 진동수에 대한 표현을 구하라

(답)

rarr

각진동수는

rarr

가 되어 원운동 반경에

무관함을 볼 수 있다

고주파의 진동수는

이다

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 7: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-1 여름학기 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

답은 소숫점 이하 2자리까지 구하라 각 문항 당 10점임 110점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 종축자화도는 회복하기 시작한다 원래 값

의 80까지 회복하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가

(답)

로 주어진다 시간 에서 이

므로 이다

2 자기장 부분이 5mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 원래의 각도에서 450눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 450=π4이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 단면 결정 경사자기장의 기울기가 20mTm이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 1kHz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소 영상 폭은 몇 mm인가

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서 영상폭은

와 같이 구해진다

4 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브를 통과한 후 압력의 변화가 -20atm

이었다 이 기체의 Joule-Thompson 계수 가 005Katm이라고 할 경우

Joule-Thomson 과정에서 이 기체의 온도는 몇 K 올라갈 것인가 또는 내

려갈 것인가

(답) 이므로 이다 따라서 로 온도

가 내려간다

5 16진법 html 언어에서 분홍빛은 FFC0CB로 표현된다 분홍빛은 Red

Green Blue가 각각 최대 세기의 몇 씩 섞여서 구성되는가

(답) Red FFrarr255 (100)

Green C0rarr12times16+0=192 (75)

Blue CBrarr 12times16+11=203 (80)

6 헬륨이 절대영도에서 액체 상태를 유지하는 두 가지 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

7 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된다 따라서 절대영도에서는 그림

의 직선의 방정식에서

이고 이다

8 핵 소자화 냉동에서 사용한 냉동물질의 내부자기장은 1mT이다 냉동물

질을 온도 1mK에서 10T의 자기장을 이용하여 등온 자화시킨 후 단열 소

자화 과정을 거치면서 최종 자기장을 2mT로 낮추었다 핵 소자화 냉동물

질에서 핵의 온도는 몇 K까지 내려갈까

(답)

asymp

9 FED의 기본적인 원리 및 구조를 설명하라

(답) 교재 참조

10 핵자기 온도계의 기본적인 온도 측정의 원리는 무엇인가

(답) 교재참조

11 상분리 현상이란 무엇이며 이를 이용한 희석냉동기의 기본원리는 무엇

인가

(답) 교재 참조

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 8: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

비밀번호는 4자리 숫자로 기입할 것 그러나 첫 자리에 0이 들어가

면 안 되고 1234 등 특수한 경우는 제외됨

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 파장 500nm인 빛의 진동수를 구하라

(답) 에서

times

times sec times

2 어떤 금속의 일함수가 2eV이다 광전효과의 문턱 파장은 몇 nm인가

(답) 에서 이다

에서

timestimes

times sectimestimes sec

times

3 수소 선스펙트럼 중에서 에서 로 떨어지는 전이에서 발생하

는 빛은 파장은 몇 nm인가

(답) 수소 전자의 에너지는

로 주어진다

이고 에서

timestimes

times timestimes

4 거시세계에서 물체의 파동성과 에너지 준위를 고려하지 않아도 되는 이

유는 무엇인가

(답) 교재 내용 참조

5 철 의 전자구조를 쓰라 철의 원자번호는 26이다

(답) 철의 전자구조는 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 42s이다 최외각 전자 2개가

달아났으므로 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 이다

6 pn접합에서 순 바이어스와 역 바이어스에 의한 전류-전압 곡선에 대해

설명하라

(답) 교재 내용 참조

7 진리표를 이용하여 middot 가 됨을 보여라

8 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재 내용 참조

9 Li 이온전지의 기본적인 작동원리에 대해 쓰라

(답) 교재 내용 참조

10 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가

태아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파

를 입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구

하라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서 times

sec이다

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 9: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times mp=1u=9315 MeV

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 광섬유의 중심부분은 굴절률이 15인 유리이고 그 표면에 굴절률이 148

인 물질로 cladding이 되어 있다 이 광섬유로 빛이 입사한다고 하자 전반

사 조건을 만족하는 임계 입사각을 구하라 광섬유는 공기 중에 사용한다

(답) sin

광섬유가 공기 중에서 사용하므로 의 값

은 1이다 이므로 sin

이다

2 기저준위와 펌프준위사이의 에너지 차이가 11eV이다 광펌핑을 할 경우

사용해야하는 빛의 파장을 구하라

(답)

의 조건을 만족해야 하므로

다 이 파장은 자외선 영역이다

3 오목렌즈의 경우 렌즈 앞에 놓인 물체의 위치에 관계없이 허상을 얻는

다는 것을 보여라

(답) prime

에서 prime

이다 즉 물체의 위치

에 관계없이 상의 위치 prime는 음이므로 허상이다

4 자동차의 두 헤드라이트 사이의 거리는 120cm이다 사람의 동공의 직

경이 5mm라고 할 때 두 헤드라이트를 두 개로 구별할 수 있는 사람과 자

동차 사이의 최대거리를 구하라 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) m in

times 이다 사람과 헤드라이트의 거리를

헤드라이트 사이의 거리를 라 두면 m in 이다 따라서

m in

이다

4 전자총에서 100V의 전위차에 의해 가속된 후 방출되는 전자의 파장을

구하라

(답) 전압 V에 의해 전자가 가속되므로 에서 전자의 속도는

로 주어진다 물질파의 파장은

이므로

Å로 구해진다 V=100V에서 나오는 전자의

파장은 123Å이다

5 중수소(deuterium)의 결합에너지를 구하라 중수소의 질량은 2014102

이다

(답) 중수소의 핵은 1개의 양성자와 1개의 중성자로 구성되어 있다 구성

요소의 질량 합은 이다 따라서 질량결손은

이다 이를 MeV로 환산하면 (1u=931MeV)

이다

6 모르는 방사능 핵종의 방사능의 세기를 월요일 아침 10시에 측정해보니

100mCi였다 화요일 아침 10시에 다시 측정해보니 25mCi로 감소되었다

이 핵종의 반감기를 구하라

(답)

에서

이므로

이다

7 16mCi의 (반감기가 4일)과 8mCi의 (반감기가 8일)이 섞여있는

물질이 있다 이 혼합물의 16일 후의 붕괴율은 얼마이겠는가

(답)

이므로

이므로

따라서 총 붕괴율은 3mCi가 된다

8 오래된 목탄(charcoal) 30g이 발견되었다 이 시료의 의 붕괴율을 측

정해 보니 100붕괴분이 관찰되었다 이 목탄의 나무가 죽은 연도는 얼마

인가 의 반감기는 5730년이다

(답) 우선 목탄의 몰 수를 계산해 보면

이다 25mole의

붕괴율이 100붕괴분이므로 1mole의 붕괴율은 40붕괴분이다 살아있는 나

무에서 채취한 목탄에서 관찰한 붕괴율은 181붕괴분으로 계산되어지므로

오래된 목탄의 연대는

times 이다

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 10: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-1 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 비밀번호

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨 총 120점 만점

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 이 후 횡축자화도는 동위상이 깨어짐으로 감소하기 시작한

다 원래 값의 30까지 감소하는데 걸리는 시간은 몇 msec인가(10점)

(답)

로 주어진다 시간 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 3mT인 rf 펄스를 이용하여 자화도의 방향을 바꾸려 한

다 자화도를 900눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가(10점)

(답) 자화도 벡터가 눕혀지는 각도는 이므로 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 (a) rf 파의 진동수 폭 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한

단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm인가 (10점)

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mTm이고 rf파의 최소 진

동수 폭이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인

가 (10점)

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 진동수 폭과 영상 폭과의 사이의 관계식인

를 얻을

수 있다 따라서

를 얻는다

(b) 영상폭은

와 같이 구해진다

4 화씨로 770F는 섭씨와 절대온도로는 몇 도인가 (10점)

(답) 이므로 섭씨로는 250C이고 절대온도로는

이므로 298K이다

5 어떤 기체가 Joule-Thompson 밸브에 의해 높은 압력과 낮은 압력부분

으로 나누어져 있다 압력의 변화가 -10atm이고 Joule-Thompson 계수

가 -006Katm일 경우 이 기체는 Joule-Thomson 과정에서 몇 도의

온도가 올라갈 것인가 또는 내려갈 것인가(10점)

(답) 이므로 이다 따라서 로 온

도가 올라간다

아래 3 문제는 각 20점임

1 희석냉동기에서 열교환기가 필요한 이유는 무엇인가

(답) 교재 참조

2 CRT의 4가지 주요부분을 쓰라 그리고 입력신호는 4가지(color인 경우)

신호의 조합인데 각 신호의 역할을 설명하라

(답) 교재 참조

3 소자화 냉동과정에 대해 설명하라

(답) 교재참조

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 11: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2009-2 현대물리학의 세계 겨울학기 중간고사】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 times sec전자의 전하량 times

전자의 질량 times 수소핵의 자기회전비율

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 어떤 금속의 일함수가 3eV이다 광전효과가 일어날 수 있는 빛의 문턱

파장은 몇 nm인가

(답) rArr

이므로

2 어떤 금속의 격자간 거리는 4Å이다 이 금속면에 전자빔을 쏘아주니

금속면과 300의 각도에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 전자빔의 속도

는 몇 msec 인가

(답) sin there4 sin

times sec

3 수소 선스펙트럼 중에서 Lyman 계열은 로 떨어지는 선스펙트럼

들이다 Lyman 계열에서 파장이 가장 짧은 선스펙트럼의 파장은 몇 nm

인가

(답) infin에서 로 떨어질 때 파장이 가장 짧다

이므로

rarr

4 고대볍씨가 발견되었다 볍씨에서 탄소시료 6g을 채취하여 방사능을 측

정한 결과 붕괴율은 10붕괴분으로 관찰되었다 이 볍씨는 지금부터 몇 년

전의 것인가 의 반감기는 5730년이다 그리고 살아있는 나무에서 탄

소 1몰을 추출하여 방사능을 측정하면 180 붕괴분으로 관찰된다

(답) 시료가 6g 이므로 12 몰이다 따라서 처음의 붕괴율은 90붕괴분이

된다 rarr

ln

ln 이다

5 어떤 방사능 물질을 월요일 아침 10시에 측정하니 3mCi였다 그리고

수요일 아침 10시에 측정하니 1mCi로 줄어들었음이 관찰되었다 이 방사

능 물질의 반감기는 몇 시간인가

(답) rarr ln

시간

6 종축자화도를 눕히기 위해 자기장 부분이 2mT인 전자기파를 사용한다

종축자화도를 450 눕히기 위해서는 펄스지속시간을 몇 sec로 하여야 하

(답) rarr

sec

7 역회복 펄스연결에서 sec인 조직의 신호를 없애고자 한다

이 때 TI(time of inversion)은 얼마로 하여야 하나

(답) ln sec

8 진동수폭 인 라디오파를 사용한다고 한다 영상폭을 2mm로

만들기 위해서 사용해야하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm

인가

(답)

rarr

9 어떤 온도체계 에서는 물의 어는 점을 100로 하고 물의 끓는 점을

400로 하여 그 사이를 300등분을 한 눈금을 사용한다 섭씨 20는 몇

인가

(답)

이므로 20는 1600R이다

10 자기이온을 포함한 어떤 물질의 내부자기장이 10mT이다 이 물질을

소자화 냉동물질로 사용한다 자화 시작온도와 자화 자기장은 각각 1K와

1T였다 이 냉동물질을 이용한 소자화 냉동에서 얻을 수 있는 최저온도는

얼마인가

(답)

isin

다음 물음에 대해 간단하고도 명료하게 답하시오

1 거시세계에서 파동성과 에너지준위를 고려하지 않아도 되는 이유는 무

엇인가

(답) 교재내용 참조

2 Bohr의 수소원자 모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도의 정지

파 조건과 동일함을 보여라

(답) rarr

rArrthere4

3 이온의 전자구조를 쓰라 의 원자번호는 20이다

(답)

4 쌍소멸에서 -선의 에너지는 무엇이며 두 -선이 1800 방향으로 나오

는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

5 스핀-에코 펄스연결에 대해 설명하라

(답) 교재내용 참조

6 액체헬륨이 절대영도에서도 액체 상태를 유지하는 이유는 무엇인가

(답) 교재내용 참조

7 희석냉동기에서 열교환기의 역할을 설명하라

(답) 교재내용 참조

8 Dewar가 만든 dewar가 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 이유는 무엇

인가

(답) 교재내용 참조

9 자화도의 정의를 쓰라

(답) 교재내용 참조

10 사이클로트론에서 각진동수는 반경에 무관함을 보여라

(답)

rarr there4

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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          • 2016-1현대물리퀴즈시험2
            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 12: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2010-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

1 길이 L인 상자 속에 갇혀있는 질량 m인 물체가 가질 수 있는 에너지

(에너지 준위)를 구하라

(답) 교재 참조

2 희토류 원소에 속하는 Lanthanide(주기율표 외곽에 배치)족들의 전자구

조의 특징을 설명하고 이 족의 원자들에서 원자번호가 증가함에 따라 전

자궤도에 전자가 채워지는 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

3 고체에서 에너지 밴드와 에너지 갭이 발생하는 이유를 설명하고 이를

통해 도체 반도체 부도체의 전기적 특성이 어떻게 설명되는지를 보여라

(답) 교재 참조

4 연료전지의 구조와 작동원리를 상세히 설명하라

(답) 교재 참조

5 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(답) 교재 참조

6 Bohr의 수소원자모형에서 각운동량의 양자화 조건은 원 궤도에서의 정

상파 조건과 일치함을 보여라

(답) 에 de Brogile 물질파 를 적용하면 를 얻

는다 즉 원주가 파장의 배수배가 되는(정상파 조건) 조건을 나타낸다

7 아래 회로에서 입력 A와 B가 회로에 주어질 경우 출력 C는 어떤 값을

가지는가 출력 C를 입력 A와 B의 항으로 표현하라 각 단계에서의 출력

을 표시하라 A와 B의 값에 따른 진리표를 구성하라

(답) 진리표는 XOR(교재 참조)와 같다

De Morgan 정리를 이용한 middot middot의 유도가

필요하고 진리표를 작성해야 함

8 수소원자의 선스펙트럼에서 Balmer 계열은 양자수 n=2로 전이할 때 발

생하는 전자기파이다 Balmer 계열에서 가장 짧은 파의 파장과 가장 긴

파장을 구하라

(답)

가장 긴 파장은 n=3에서 n=2로 전이하는 경우이다

에서 이다

가장 짧은 파장은 infin에서 n=2로 전이하는 경우이다

infin

에서 이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 13: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2010-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 문제당 13점 104점 만점

문제 1 굴절률이 n1인 유리섬유에 굴절률 n2인 물질로 표면을 cladding시

켰다 이 유리섬유는 공기 중에 사용한다고 한다 유리섬유의 단면으로 빛

을 입사시켰을 때 전반사가 되어 빛 신호가 유리섬유 안을 신호의 소실이

없이 전달될 수 있는 최대 입사각의 표현을 유도하라 유리섬유의 굴절률

이 152이고 cladding 물질의 굴절률이 148일 때 전반사가 되는 최대 입사

각은 얼마인가

(답) 유도과정(11점)은 책의 내용을 참조

임계각은 sin

문제 2 양면이 모두 볼록한 볼록렌즈1과 한쪽은 볼록하고 다른 쪽은 평

편한 볼록렌즈2가 있다 두 렌즈 모두 굴절률이 15인 재질로 되어 있다

렌즈1의 양쪽 곡률은 각각 10cm이고 렌즈2의 한쪽 곡률은 5cm이다 각

렌즈의 초점거리를 구하라 두 렌즈를 4cm 떨어져 놓았을 때 두 렌즈 시

스템의 초점거리는 얼마인가 이 두 렌즈시스템을 이용하여 물체를 관찰

할 때 허상을 무한대에 만들어 보는 경우 배율은 얼마인가

(답)

rarr

infin

rarr 두 렌즈계의 초점거리는

rarr

times

rarr

따라서 배율은

문제3 사람의 동경의 직경은 5mm이다 밤에 먼 곳에 있는 차량의 헤드

라이트를 관찰한다고 하자 두 헤드라이트 사이의 거리는 12m이다 이 두

헤드라이트를 두 개로 관찰할 수 있는 최대의 거리를 구하라 가시광선의

파장은 550nm를 이용하라

(답) min

timestimestimes

times

minrarrmintimes

times

문제4 전하량이 e이고 질량이 m인 전자가 전압 V에 의해 가속되는 경우

전자의 파장에 대한 표현을 유도하라 전압 50V에 의해 가속되는 전자의

파장을 구하라(유도과정 11점)

(답) rarr

따라서 de Brogile의 파장은

주어진 값을 넣으면

Å이다 따라서 50V에 의해 가속되는 전자

의 파장은 172Å이다

문제 5 3준위 레이저의 활동원리에 대해 상세히 설명하라 루비레이저의

구조와 활동과정 및 특성을 설명하라

(답) 책의 내용 참조

문제 6 X-선의 발생과정과 특성을 상세히 기술하라 그리고 X-선의 파장

은 어떻게 선택될 수 있는가

(답) 책의 내용 참조

문제7 오래된 목탄 20g이 발견되었다 이 목탄의 탄소14 붕괴가 1분에

100붕괴로 관찰되었다 이 목탄의 죽은 연대는 얼마인가 탄소14의 반감기

는 5700년이다 그리고 살아있는 나무에서 채취한 목탄 1몰에서는 1분당

180붕괴가 관찰된다

(답) 목탄의 몰수는 1667이다 따라서 1 몰 당 1분당 붕괴는 60이다

lnln

lnln ln

문제8 어떤 동위원소 X와 X의 현재의 존재비는 XXlsquo=0001로 관찰된다

원소 X의 반감기는 5억년이고 X의 반감기는 30억년이다 20억년 전의 위

두 원소의 존재비는 얼마였겠는가

(답) ln이므로 prime

prime

ln prime

이다 따라서 prime 이다 즉 약 10배이다

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 14: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2010-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

계산문제의 경우 계산과정을 상세히 기술할 것 명확한 과정 없이

답만 맞는 경우에는 0점 처리됨

1 인 조직에서 종축자화도가 900 펄스에 의해 모두 횡축자화

도가 되었다 펄스가 없어진 후 이 횡축자화도가 80 소멸하는데 걸리는

시간은 몇 msec인가

(답)

이고 에서 이므로

이다

2 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 평면에서 볼 때 각도가 150가 되도록 눕히기 위한 펄스지속시

간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

3 영상폭을 2mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 1kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

4 연분홍빛은 Red 빛의 세기는 230 Green 빛의 세기는 170 Blue 빛의

세기는 190으로 구성되어 있다 연분홍빛의 16진법 html 언어는 어떻게 표

현되나

(답) Red 203rarrE6

Green 170rarrAA

Blue 190rarrBE

RRGGBB로 표현되므로 E6AABE

5 어떤 온도체계 0R에서 이상기체를 이용하여 온도에 따른 압력을 측정해

보니 그림과 같은 실험치를 얻었다 이 온도체계에서 절대영도는 몇 0R인

(답) 절대영도에서 기체의 압력이 0이 된

다 따라서 절대영도에서는 그림의 직선의

방정식에서

이고

이다

6 밀도가 10 gcc인 어떤 액체를 이용하여 대기압을 측정한다고 하자

1기압일 때 액체가 올라가는 높이를 구하라 1기압은 1013HPa이다 중력

가속도는 98 msec2이다

(답) rarr

times

7 열전대 진공계의 작동원리를 설명하라 그 측정한계는 얼마인가

(답) 교재 내용 참조

8 스핀에코 펄스연결에서 에코 신호가 나오는 원리 및 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

9 FED의 기본원리를 설명하라 CRT와의 차이는 무엇인가

(답) 교재참조

10 자기냉동의 기본원리와 과정을 설명하라

(답) 교재 참조

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 15: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2010-1-여름학기 기말고사】 학과 학번 이름 비밀번호

다음 물음에 대해 알맞은 답을 고르시오(각 4점)

1 Bohr의 수소원자 모형에서 틀리는 것은 다음 중 어느 것인가 ( 2 )

① 전자의 궤도는 불연속이다

② 모든 궤도에서 가속운동(원운동)을 하므로 전자기파를 발생한다

③ 에너지 준위는 하나의 양자수에만 의존한다

④ Bohr의 모형은 Newton 역학 개념과 완전히 다르다

⑤ Planck의 광양자 개념을 이용하였다

2 양자수에 관한 내용 중 틀리는 것은 ( 1 )

① Schrodinger 파동방정식에서 4개의 양자수가 도출된다

② 주양자수는 전자궤도의 핵에서부터 떨어진 거리를 나타낸다

③ 궤도양자수는 궤도의 모양을 나타낸다

④ 자기양자수는 궤도의 방향성을 나타내며 궤도양자수의 값의 제한을 받는다

⑤ 스핀양자수는 전자의 자전운동에 관련되어 있다

3 전자궤도에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 3 )

① s 궤도에서 전자는 대칭적으로만 분포된다

② 3p 궤도에서는 방향성이 3가지이므로 총 6개의 전자가 차여진다

③ 4d 궤도에서는 8개의 전자가 차여진다

④ 2s 궤도가 1s 궤도보다 전자의 궤도반경이 크다

⑤ 일반적으로 주양자수 n인 궤도를 채우는 총 전자의 수는 2n2개다

4 광전효과에 대한 기술 중 틀리는 것은 ( 2 )

① 금속에 빛을 쪼일 경우에만 일어나는 현상이다

② 밝은 빛보다 어두운 빛을 쪼일 때 발생하는 전자의 최대운동에너지가 작다

③ Planck의 광양자설으로 설명된다

④ 정지전압은 빛의 밝기에 무관하다

⑤ 같은 파장의 빛을 사용할 경우 일함수가 큰물질의 정지전압의 크기가 작다

5 병의 진단에 시용하는 방사능 핵종의 조건이 아닌 것은 ( 5 )

① 반감기가 적당히 짧아야 한다

② 인체에 무해한 화합물로 합성될 수 있어야 한다

③ 정맥주사로 투여할 수 있도록 정제될 수 있어야 한다

④ 특정장기에 선택적으로 흡수되어야 한다

⑤ -선을 내는 방사능 물질이어야 한다

6 의 특징이 아닌 것은 ( 3 )

① 반감기가 6시간으로 짧다

② 이 붕괴를 함으로써 생성된다

③ 붕괴를 하면서 로 변한다

④ 최종적인 안정한 원소는 이다

⑤ 핵종발생기로 만들어진다

7 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

8 의 핵이 붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

9 자기장 2T에서 핵스핀의 세차운동 진동수는 몇 MHz인가

수소 핵의 자기 회전비율 이다 ( 2 )

① 4256 ② 8512 ③ 535056 ④ 267528 ⑤ 1704

10 MRI에서 라디오파 펄스를 이용하여 종축자화도를 눕힌다고 하자 라디오파의

자기장 부분이 1G 일 때 종축자화도를 90o 눕혀 횡축자화도로 만들 수 있는

펄스의 지속시간은 몇 sec 인가 1T=104 G이다 ( 3 )

① 336 ② 586 ③ 586 ④ 3360 ⑤ 336

11 MRI에서 진동수폭 인 rf파를 사용하여 영상폭이 1mm인 영상을 얻기

위해서 사용하는 단면결정 경사자기장의 기울기는 몇 인가 ( 3 )

① 35 ② 35 ③ 70 ④ 7 ⑤ 07

12 화씨 32도는 절대온도로 몇 도인가 ( 2 )

① 305 ② 273 ③ 373 ④ 270 ⑤ 256

13 길이 1m인 상자에 놓인 물체의 기저상태에 해당되는 파동의

파장은 ( 1 )

① 2m ② 50cm ③ 1m ④ 4m ⑤ 25cm

14 질량 times의 전자가 광속의 110로 움직인다고 할 때 몇 Å의 파장

에 해당되는가 광속은 timessec이고 Planck 상수는 timessec이다 ( 1 )

① 022 ② 22 ③ 011 ④ 11 ⑤ 033

15 고대 뼈에서 추출한 24g의 탄소 시료에서 의 붕괴율이 30붕괴분으로 관찰

되었다 살아있는 나무에서 추출한 탄소 1mole에서 관측되는의 붕괴율은

180 붕괴분이다 그리고 의 반감기는 5730년이다 이 고대 뼈의 연대는 약

얼마인가 ( 1 )

① 20592년 ② 14815년 ③ 7004년 ④ 9889년 ⑤ 14008년

16 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 4 )

① 핵스핀은 자기장 안에서는 자기장 방향과 자기장 반대방향으로만 정렬된다

② 자기장의 세기가 커짐에 따라 핵스핀의 세차운동 진동수는 증가한다

③ 핵스핀들은 외부자기장이 없는 경우에는 세차운동을 하지 않는다

④ 자기장 방향으로 정렬된 핵스핀의 에너지가 자기장 반대방향으로 정렬된

핵스핀의 에너지 보다 높다

⑤ 핵스핀의 자석의 세기는 각운동량에 비례한다

17 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 3 )

① 자기장속에서 핵스핀들의 횡축자화도는 존재하지 않는다

② 900 펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변한다

③ MRI에서 관찰되는 것은 종축자화도이다

④ 외부의 라디오 펄스에 의해 동위상이 형성된다

⑤ 자화도의 회전에 영향을 미치는 것은 rf의 자기장 부분뿐이다

18 다음 내용 중 틀리는 것은 ( 5 )

① MRI과정 중에 정자기장은 항상 걸려 있다

② 동위상이 깨어지는데 걸리는 시간의 측도가 바로 T2 이완시간이다

③ 90o-90o 펄스연결에서 사용할 수 있는 영상인자는 T1 이완시간과

양성자 밀도뿐이다

④ 스핀-에코 펄스연결에서는 T2 이완시간도 영상인자로 사용된다

⑤ 스핀-에코 펄스 연결에서 조절가능한 시간은 TE 뿐이다

19 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 온도에 따라 변하는 모든 물리량은 실제적인 온도측정에 이용하고 있다

② 열전대 온도계는 온도에 따라 변하는 전압을 온도측정에 이용하고 있다

③ 절대온도체계에서는 분자운동의 관점에서 온도를 정의하고 있다

④ 저항 잡음온도계는 일차온도계이다

⑤ 이차온도계는 일차온도계로 온도보정을 반드시 해 주어야 한다

20 다음 중 틀리는 것은 ( 1 )

① 자기냉동은 단열자화과정과 등온소자화 과정의 순서로 이루어진다

② 초전도 열스위치에서 임계자기장이상이 걸릴 경우 열이 전달된다

③ 초유체 성질은 액체헬륨에서만 존재한다

④ 3He증발냉동에서 얻을 수 있는 온도가 4He증발냉동기보다 낮다

⑤ 희석냉동기에서 증발되는 것은 3He이다

21 다음 중 틀리는 것은 ( 2 )

① He증발냉동에서 임피던스(impedence)에 의해 외부 액체헬륨이 He4-pot에

공급된다

② 전자 자기냉동과정을 시작할 수 있는 온도는 mK영역이다

③ 핵소자화 냉동에서 많이 사용되는 냉동물질(refrigerant)은 구리이다

④ 희석냉동기에 순환하는 것은 3He이다

⑤ 희석냉동기에서 열교환기는 혼합실로 들어가는 액체의 온도를 내리기 위해

서 사용하고 있다

22 Fe의 원자번호는 26이다 Fe2+의 전자구조는 어느 것인가( 1 )

① [Ar]3d6 ② [Ne]3d6 ③ [Ar]3d64s2 ④ [Ne] 3d64s2 ⑤ [Ar]3d8

다음 물음에 대해 맞는 것을 고르시오 (각 2점)

1 헬륨의 액화를 처음 성공한 사람은 ( 1 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 냉동액체 보관통을 발명한

사람은 ( 4 )

① Onnes ② Wroblewski ③ Cailetet ④ Dewar ⑤ Linde

3 냉동액체 중 끓는 온도가 가장 낮은 것은 ( 5 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

4 냉동액체 중 가장 먼저 액체화에 성공한 것은 ( 3 )

① 산소 ② 수소 ③ 공기 ④ 질소 ⑤ 헬륨

5 냉동액체 중 순수기체로서 가장 먼저 액체화된 것은 ( 1 )

① 산소 ② 수소 ③ 네온 ④ 질소 ⑤ 헬륨

다음 물음에 대해 맞는 내용은 표 틀린 내용에 대해서는 times를 하시오(각 2점)

1 파동의 진동수 파장 주기는 서로 독립적이다 ( times )

2 광전효과에서 정지전압은 입사한 빛의 파장에 무관하다 ( times )

3 거시세계에서 에너지는 연속적이다 ( times 연속인 것처럼 보인다 )

4 PET에서 사용되는 핵종은 쌍소멸을 유도할 수 있는 붕괴

핵종들이다 ( times )

5 자화도는 온도가 낮아짐에 따라 감소한다 ( )

6 Bohr의 수소원자모형에서 궤도의 양자화조건은 원에서의 정상파 조건과

동일하다 ( )

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 16: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2011-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 비밀번호

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

1 550nm 빛의 원천이 100W를 방출한다 1초당 방출하는 광자의 수를 구하라(답) 1초당 방출되는 광자의 수는

times개 이다

2 니켈의 일함수는 48eV이다 200nm의 자외선이 니켈표면을 비출 경우 발생되는 전자의 최대 에너지를 구하라 정지전압은 얼마인가

(답) 자외선의 에너지는 이다 m ax 이다 따라서 정지전압은 139V이다

3 100V의 전압에 의해 가속되는 전자의 de Brogile 파장을 구하라

(답) rarrthere4 timessec이다 따라서 de Brogile 물질파의 파장은 이다

4 에너지 밴드가 발생하는 원인을 설명하라 에너지 밴드를 이용하여 도

체 부도체 반도체가 어떻게 설명되는가

(교재참조)

5 태양전지의 원리와 구조에 대해 설명하라

(교재참조)

6 초음파 진단장비에서 조직경계의 전체적인 영상을 구성하는 원리를 상

세히 설명하라

(교재참조)

7 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

8 태아의 심장 박동측정에 초음파 Doppler 효과가 이용된다 초음파가 태

아의 심장 막에 수직으로 입사한다고 하자 진동수 인 초음파를

입사시켰을 때 beat수가 초당 80이 관찰되었다 심장 막의 속도 를 구하

라 인체내부에서 음파의 속도는 1500msec를 사용하라

(답) 심장 막의 박동 수는

로 주어진다

여기서

times sec이다

(답의 값이 틀릴 경우 0점임 값이 physical 하지 않으므로 부분점수를 줄

수 없음)

9 Li이온전지의 기본적인 원리를 설명하라

(교재참조)

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 17: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2011-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

다음 물음에 대해 답하시오(각 8점)

1 레이저 빛이 단파장성이 우수한 이유는 무엇인가

2 STM에서 표면상태를 관찰할 수 있는 원리는 무엇인가

3 왜 X-선관 안은 진공으로 유지되어야 하나

4 PET에서 이용되는 쌍소멸 현상이란 무엇인가

5 이온진공게이지의 원리와 구조에 대해 설명하라

다음 문제에 대해 답하시오(계산과정 필요)(각 8점)

1 한 쪽면은 곡률반경이 10cm인 오목이고 다른 쪽면은 평평한 모양의 렌

즈가 있다 렌즈를 유리(굴절률=15)로 만들어서 공기 중에서 사용할 때

이 렌즈의 초점거리는 얼마인가

(답)

infin

there4

2 전자현미경의 전자총에서 4000V의 전압을 걸었을 경우 얻는 전자의 파

장은 몇 Å인가

(답)

rarrthere4

de Brogile 물질파의 파장은

Å Å

3 고대 볍씨에서 추출한 36g의 탄소시료에서 방사능 붕괴율이 분당 80으

로 검출되었다 이 볍씨의 연대를 계산하라의 반감기는 5730년이다

(답) 1 mole의 탄소에 대한 붕괴율은 803=2667 분

rarrthere4

ln

ln

ln

4 지상 1000km 에 있는 인공위성에서 직경 50cm인 렌즈로 지상을 관찰

한다고 하자 분해 가능한 지상에 있는 두 물체의 떨어진 거리는 몇 cm인

가 가시광선의 파장은 550nm를 사용하라

(답) min

times

min rarrthere4

5 초점거리가 각각 5cm 10cm인 두 렌즈가 10cm 떨어져 놓여 있다 하나

의 렌즈로 간주할 때 이 렌즈 시스템의 초점거리는 얼마인가가 상을 근

점(25cm)에 맺히게 할 경우 이 렌즈시스템의 배율은 얼마인가

(답)

에서

prime

에서 prime이므로

따라서 배율은

prime

괄호 안에 알맞은 단어를 넣으시오(각 2점)

1 Laser는 ( 자극방출 )에 의한 빛의 ( 증폭 )을 뜻한다

2 루비레이저 물질에서 레이저 활동에 관련된 것은 ( Cr 3+ )이온인데 이

이온은 ( 녹색 )와 ( 청색 )의 두 개의 흡수띠가 존재한다

3 PM tube에서 첫 번째 전극에서 일어나는 현상은 ( 광전효과 )이다

4 의료용 방사선 진단에서 가장 많이 사용되는 방사능 핵종은

( )이다

5 X-선 스펙트럼은 ( 연속 )스펙트럼과 ( 고유 )스펙트럼으로 구성되어

있다

6 초점거리 -10cm인 렌즈의 분산력은 ( -10 )D(디옵터)이다

다음 중 알맞은 번호를 고르시오(각 2점)

1 의 핵이 붕괴를 한 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

③ ④

2 의 핵이 -붕괴 후 형성되는 핵은 ( 2 )

① ②

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 18: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2011-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

1 MRI 영상을 구성하기 위해서는 위상인식경사자기장에서 위상차를 바꿔

주면서 여러 번 반복하여 MR신호를 얻어야 한다 이 이유는 무엇인가

2 액체헬륨은 왜 절대영도에서도 액체 상태를 유지하고 있는가

3 FED의 구조와 영상을 구현하는 기본원리를 설명하라

4 직경이 동일한 두 개의 파이프를 연결하는 데 형상기억합금이 이용된

다 어떤 과정을 거쳐서 두 파이프를 연결하는지에 대해 설명하라

다음을 계산하라

1 자기장 부분이 10mT인 rf 펄스를 이용하여 종축자화도의 방향을 바꾸

려 한다 축에서 평면으로 750 눕히기 위한 펄스지속시간은 몇 sec인가

(답) 750=5π12이므로 에서 이다 따라서 펄스지속시간은

이 되어야 한다

2 영상폭을 4mm로 하기 위해 사용해야 하는 단면 결정 경사자기장의

기울기는 몇 mTm인가 rf파의 진동수 폭이 2kHz 이라고 한다

(답) (a) 를 미분하면 를 얻고 를 이

용하면 경사자기장의 기울기와 영상폭사이에는

의 관계가 있

다 따라서 기울기는 와 같이 구해진다

다음 물음에 답하라

1 가장 먼저 액체화된 것은 ( 공기 )이다

2 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 (Dewar )이다

3 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 (Onnes)이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 2번째로 낮은 것은 ( 5 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

7 가압된 기체를 갑작스럽게 팽창시킴으로써 기체를 액체화시킨다 이때

사용되는 장치는 ( 팽창엔진 )와 ( JT 밸브)이다 이 중에 ( 팽창엔진 )는

그 안에 액체가 있으면 작동이 되지 않는다 따라서 기체의 액체화에서최

종과정은 항상 (JT밸브)에 의해 이루어진다 대부분의 기체의 경우

(JT밸브)만으로 액체화가 가능하다 그러나 (헬륨) (수소) (네온)를 액체

화시키려면 위의 두 장치 모두가 필요하다

8 소자화냉동은 ( 등온자화 )와 ( 단열소자화 )과정으로 이루어져 있다

9 극저온온도계에서 측정되는 물리량이 물리법칙에 바로 연결되는 온도계

를 ( 1차 )온도계라고 한다

10 형상기억합금은 (마르텐사이트 )완성온도이하에서는 쉽게 변형이 이루

어지며 이렇게 영구변형된 물질이라도 온도를 증가시켜 (오스테나이트 )

완성온도이상까지 온도를 올리면 원래의 (오스테나이트)상태로 되돌아간

11 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총) (양극) ( 편향코일)

( 형광스크린 )이다

12 MEMS 기술은 실리콘 ( 식각(에칭) )와 ( 접합 )기술을 사용하여 크

기가 마이크로 미터인 미소기계를 구성하는 기술이다

13 ELD에 사용되는 물질에는 ( 유기EL )와 ( 무기 EL)물질이 있다

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 19: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 붉은 빛(600nm)의 진동수는 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서

times이다

times 이다

문제 2 수소원자에서 에서 로의 전이에서 발생하는 빛의 파장

은 몇 nm인가

(답)

이다

에서 파장은

이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않으면 0점

처리됨

(답)

문제4 연료전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel MOSFET (작동원리는 교재 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 20: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec빛의 속도 timessec전자의 전하량 times

전자의 질량 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것

문제 1 전자기파 1023MHz의 파장은 얼마인가 진동주기는 얼마인가

(답) 에서 이다

이다

문제 2 1000V로 전자가 가속된다 전자의 파장을 구하라

(답)

에서

이고 파장은

times Å이다

문제3 아래 회로에서 출력 C를 구하라 중간과정이 명확하지 않은 경우

0점 처리됨

(답)

이므로 이다

문제4 태양전지의 구조와 작동원리를 설명하라

(답) 교재참조

문제5 아래 기호의 소자는 무엇인가 이 소자의 작동원리를 설명하라

(답) n-channel JFET (작동원리는 수업 내용을 참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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          • 2016-1현대물리퀴즈시험2
            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 21: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 스피커에서 나오는 소리를 스피커에서 10m 떨어진 위치에서 세기

를 측정해보니 40dB였다 스피커 바로 앞에서 측정한 세기는 몇 Wm2인

가 가청한계는 10-12 Wm2이다

(답) 스피커에서 나오는 소리를 이라고 두자 그러면 10m떨어진 위치에서의 세기는

이다 그리고 log

에서 times

이다

문제 2 어떤 사람이 진동수 400Hz인 사이렌을 들고 벽에서 멀어지는 방

향으로 속도 3msec로 달려간다고 하자 이 사람이 듣는 beat수를 구하라

소리의 속도는 340msec이다

(답) 벽에서의 진동수는

이고 이것이 벽에 반사되어 멀어지는

사람에게 들리므로

이다 따라서 이 사람이 듣

는 비트 수

이다

위의 과정을 따르지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었음

문제3 초점거리 5cm와 7cm인 볼록렌즈가 3cm 떨어져 놓여있다 이 렌즈

계를 이용하여 물체의 상을 infin에 맺히도록 할 경우 이 렌즈계의 배율은

얼마인가

(답)

에서

이고

이다

문제4 자동차의 두 헤드라이트는 150cm 떨어져 있다 밤에 자동차의 헤

드라이트 불빛을 2개로 관찰할 수 있는 최대거리를 구하라 빛의 파장은

550nm이고 동공(pupil)의 크기는 5mm이다

(답) min

times이고 min 에서 이

다 그러나 실제로는 빛의 흡수 등에 의해 이보다는 훨씬 작은 값이다

문제5 STM작동원리를 설명하라

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 22: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험2】 학과 학번 이름

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 직경 3cm인 원판에서 초음파가 발생한다 초음파의 진동수는

10MHz이다 초음파의 지향각(指向角)은 몇 도(o)인가 초음파는 물속에서

사용한다고 한다 물속에서 음파의 속도는 1500msec이다

(답) min

times 이다

문제 2 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 측정한다고 하자 beat수가

초당 85로 관찰되었다 심장 막의 속도를 구하라 심장 막은 초음파에 수

직하게 움직인다고 가정한다 초음파의 진동수는 15MHz이고 몸속에서 음

파의 속도는 1520msec이다

(답) 심장 막에서의 진동수는

이고 이것이 반사되어 측정장비에

관측된다

이다 beat수는

이다 따

라서

sec이다

위의 과정에 따라 답을 구하지 않은 답은 모두 틀린 답이므로 0점 처리되었

문제3 전자총에서 전자가 전압 V에 의해 가속된다고 하자 전자의 파장

을 나타내는 식을 유도하라 전자의 질량과 전하는 각각 m e로 표시하라

(답)

에서

이고

이다

최종 답은

이 아님 외워서 답을 쓰지 말도록 각 상수도 주

어지지 않았는데 어떻게 그 값이 나왔는지 과정도 안 적었으면서 대표

적인 蛇足의 답임

문제4 유리섬유의 굴절률은 이고 그 외곽은 굴절률 인 물질을 도포

하였다 여기서 이다 유리섬유로 입사하는 빛이 전반사가 되기 위

한 임계각의 조건을 유도하라 유리섬유는 공기 중에 이용한다고 한다

(답) sin

(유도는 수업노트 참조)

과정을 명확히 하지 않은 답은 감점임

문제5 He-Ne 레이저의 특성과 작동원리를 설명하라

(답) 교재 참조

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 23: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

의 1몰의 붕괴율 181붕괴분

times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 역회복 펄스연결에서 라고 한다 A조직의 이완시간

은 500ms이다 A조직의 신호가 0이 되는 영점은 어디인가 TI=100ms에

서 관측되는 자화도는 초기자화도의 몇 인가

(답) 영점 ln 이다

이다 이고 초기의 값이 ndash이므로 에서 64가 회복된다

문제 2 축 상의 두 위치에 물(핵스핀)이 포함되어 있는 시료의 MR신호

를 측정할 때 원점을 중심으로 축 방향으로 기울기 인 경사자

기장을 걸었다 두 위치에서의 신호는 원점에서의 신호와 비교하여

와 의 차이를 보였다 물이 포함된 두 위치를 구하라

(답) 원점에서의 공명진동수는 이다

rarrthere4

이므로

인 경우

인 경우

문제 3 핵소자화 냉동물질의 내부자기장은 이다 등온자화과정은

에서 를 사용하였다 그리고 단열 소자화과정에서 자

기장을 완전히 끌 경우 냉동물질이 도달하는 최종온도를 구하라

(답)

내부

내부

내부

문제4 오래된 목탄 30g이 발견되었다 이 목탄에서 의 붕괴율을 측정

해보니 100붕괴분이었다 이 목탄의 연대를 구하라 의 반감기는 5730

년이다

(답) 몰 수는 이다 몰 당 붕괴율은 40붕괴분이다

ln

times년이다

문제5 LCD의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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          • 2016-1현대물리퀴즈시험2
            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 24: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2013-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름

times 기압 times

계산문제는 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에

는 0점 처리됨

문제 1 A조직과 B조직에 존재하는 양성자밀도의 비는 12이다 그리고 A

조직과 B조직의 이완시간은 각각 500ms와 200ms이다 90o-90o 펄스연

결에서 TR=2000ms인 경우와 TR=100ms일 경우 두 조직의 신호의 비를

각각 구하라 두 경우 각각 무슨 강조영상을 얻을 수 있는가

(답) sim 이므로

이다

인 경우

양성자밀도강조

인 경우

강조영상

문제 2 의 자기장에 놓인 시료가 와 에 물(핵스핀)

을 포함하고 있다 신호를 관측하기 위해 축 방향으로 기울기

인 경사자기장이 걸려있다고 하자 와 에 있는 핵스핀

의 공명진동수를 구하라

(답) 이므로

rarrthere4

there4

문제 3 질소기체의 J-T계수는 times 이다 J-T밸브에서 질소

기체가 100기압에서 1기압으로 팽창되었다고 한다 이 과정에서 질소기체

의 온도 감소를 구하라

(답)

rarrthere4

문제4 의 결합에너지를 구하라

원소의 질량은 119902197u이

다 핵자당 결합에너지는 몇 MeV인가

(답)

이다 핵자당 결합에너지는 이다

문제5 FED의 구조와 작동원리를 쓰라

(교재참조)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 25: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름 105점 만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

문제 답

1 35

2 times 225

3 times 038

4 450 313 313

5 022

6 11029

7 3125 125 12

8 009 017

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1~8번은 문항 당 5점임 (총 15문항 75점만점)

문제 1 진동수 1000Hz의 음파의 파장은 ( )cm 이다 음파의 속도는

350msec이다 답은 자연수로 표시됨

(답) 에서 이다

문제 2 파장이 500nm인 전자기파의 진동수는 ( )Hz이고 이 전자기파

를 구성하는 광자의 에너지는 ( )eV 이다

(답) 에서 times 이다

times 이다

문제 3 에너지가 3000eV인 광자의 진동수는 ( )Hz이고 파장은 ( ) nm 이다

(답) 에서

times 이고 이다

문제4 Na금속의 일함수는 25 eV이다 이 금속의 광전효과에 대한 문턱

파장은 ( )nm이다 200nm의 빛을 사용했을 경우 광전효과에서 발생

하는 광전자의 최대운동에너지는 ( )eV이고 정지전압은 ( )V 이

(답) m ax 에서

이다

m ax

이고 정지전압은 313 V이다

문제5 속력 timessec로 움직이는 전자의 de Brogile 파장은 ( )Å

이다

(답)

Å이다

문제6 수소 선 스펙트럼에서 에서 로 전이하는 전자가 내는 빛

의 파장은 ( ) nm 이다

(답)

이므로 이다 따라서 빛의 파

장은

이다

문제7 길이 Å인 1차원 상자에 갇힌 전자의 기저준위와 첫 번째 여

기준위는 각각 ( )eV 와 ( )eV 이다 두 준위 사이에서 발생되는

전자기파의 파장은 ( )nm이다

(답)

이므로 이다 이

므로

이다

문제 8 가정에 들어오는 전기는 220V인 교류(60Hz)이다 이를 이용하여

20V의 직류가 필요한 전기장치를 작동시키기 위해 정류기를 사용한다 변

압기의 1차 코일의 감은 수에 대한 2차코일의 감은 수의 비는 ( )이다

정류기의 필터회로에 저항 과 축전기 가 연결되어

있다 이 정류기의 물결전압은 ( ) V 이다

(답)

이다

이므로

이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(답은 정답에 주어진 값과 일치하여야 함)

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

(주관식문제) 주관식 문제에서는 각 과정을 명확히 쓸 것(각15점만점)

문제1주기율표의 외곽에 존재하는 Lanthanide 계열과 actinide 계열과 전이

원소 족들이 전자구조에서의 차이점은 무엇인가

(답) 상세한 설명은 교재 참조

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 26: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

A B C

0 0 0

1 0 0

0 1 1

1 1 1

문제 2 납축전지는 2차전지이다 그리고 의 구조이다

Cathode 와 anode 에 일어나는 반응들을 쓰고 충전과 방전이 어떻게 일어나는

지를 설명하라

(답) Anode

충전방전

Cathode

충전방전

전체반응식 충전방전

전해질 안에는 와 이온이 존재한다 이에 따라 위와 같은 산화 환

원반응이 생김으로써 전자가 생성되고 전기가 발생한다

문제3 아래와 같은 디지털 회로에서 각 부분에서의 디지털 상태를 쓰고 진리

표를 완성하라

(답)

각 부분에서의 디지털 상태와 진리표가 일치하여야 함

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 27: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2014-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 이름 105점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 볼츠만 상수 times 양성자 질량 100727u중성자 질량 1008665u

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 80dB인 음원에서 10m떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고 이다 log

문제 2 기계장치에서 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정하였더니 80dB였

다 기계장치에서 3m 떨어진 지점에서의 소음은 ( )dB이다

(답) 이고

이다 따라서 log

문제 3 음향임피던스가 인 물질에서 음향임피던스가

인 물질로 초음파가 진행할 때 수직반사율은 ( )이다

(답) (채점하지 않음)

문제4 초음파진동자의 직경이 2cm이다 이 진동자에서 1MHz의 초음파가

발생한다 이 진동자에서 나오는 초음파의 지향각은 ( )도(o)이다 음속

은 340ms이다

(답) min

문제5 진동수 500Hz의 사이렌을 울리며 구급차가 시속 로 지나

간다고 하자 시속 로 달리는 자동차에서 이 사이렌 소리를 듣는

다고 할 때 구급차가가 다가올 때는 ( )Hz 로 들리고 구급차가 추월하

여 지나갈 때는 ( )Hz 로 들린다 음속은 340ms이다

(답) 다가올 때는

멀어질 때는

문제 6 500Hz의 사이렌을 들고 벽쪽으로 5ms로 달려가고 있는 사람이

듣는 beat 수는 ( )Hz이다 음속은 340ms이다

(답)

따라서 beat 수는 15Hz이다

문제 7 자발방출율의 자극방출율에 대한 비는 로 주어진다

500nm에서 자극방출과 자발방출이 같게 일어나기 위한 온도는 ( )K이다

(답) 에서 ln

이다

문제8 광섬유의 core 물질의 굴절률은 152이고 cladding 물질의 굴절률

은 148이다 전반사를 위한 최대 입사각도는 ( )도(o)이다 이 광섬유는

공기 중에서 사용한다

(답) sin

문제 9 곡률반경이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm

이다 그리고 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 위

렌즈들은 공기 중에서 사용하고 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이다

(답)

를 이용하면 볼록렌즈의 초점거리는 +1923cm이

고 오목렌즈의 초점거리는 ndash641cm이다

문제 10 초점거리가 3125cm와 2083cm인 두 개의 볼록렌즈가 2604cm 떨어져

놓여있다 이 렌즈계의 배율은 ( )배이다 최종상은 무한대에 맺히게 만든다고 한

(답)

에서 이다

문제 11 렌즈의 직경이 35mm인 쌍안경으로 별을 관찰한다고 하자 별이 떨어진

거리는 30000광년이다 이 거리에 있는 두 개의 별을 분해할 수 있기 위한 두 별이

떨어진 최소의 거리는 ( )광년이다

(답) min

times 이므로 min 광년 이다

문제 12 전자총에서 전자를 가속시키는데 50V를 사용할 경우 발생하는 전자의 파

장은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ

문제 13 X-선 장치에서 양극에 20kV를 사용할 경우 발생하는 X-선의 최소파장

은 ( )Å이다

(답)

ÅÅ 이 식에서 V의 단위는 kV이다

문제 14 어떤 물질로 만든 두께 1mm인 얇은 판에 X-선을 투과시켰을 때 세기가

1100으로 감소하는 것이 관찰되었다 이 물질의 흡수계수는 ( )이다

(답) 에서

이므로 이다

문제 15 중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 중수소의 질량은

2014102u이다

(답) 이므로 이고 이다 핵자

당 결합에너지는 086MeV이다

문제 16 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 17

rarr

와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 ( )MeV

이다 중수소의 질량은 2014102u이다

(답) 이므로 106MeV이다

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 28: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

문제 답

1 49

2 70

3 채점하지 않음

4 119

5 513 488

6 15

7 41399

8 2027

9 +1923 -641

10 10

11 058

12 174

13 062

14 4605

15 086

16

17 106

18

19 141

20 213

문제 18

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 19 어떤 방사능핵종의 반감기는 2시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기

전에 붕괴율을 측정해보니 4mCi였다 3시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기

전에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 20 10mCi의 (반감기4일)과 6mCi의 (반감기8일)이 섞여 있다 이 혼

합물의 16일 후의 붕괴율은 ( )mCi 가 된다

(답) 에 대해서는

rArr

에 대해서는

rArr

따라서 이다

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함(3번은 채점하지 않음 수소점 이하에서 비슷한 답은 정답으로 인정

부호가 다른 답은 0점임)

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 29: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2014-2 현대물리학의 세계 시험3】 학과 학번 이름 112점 만점

수소핵의 자기회전율 times

볼츠만 상수 times

문제 답

1 34657 6931

2 096 045

3 59 058

4 196

5 47

6 20794

7 066

8 -40

9 공기 헬륨

10 헬륨 수소 네온

11 등온자화과정 단열소자화과정

12 니켈(Ni) 타이타늄(Ti)

13 GaN

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 7점)

문제 1 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 2 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 3 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제4 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제5 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제6 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제7 어느 날 수은기압계의 높이가 50cm로 관찰되었다 이 날의 기압은

( )atm인가

(답) 1atm=76cmHg이므로 50cm는 066atm이다

문제8 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

문제9 최초로 액화에 성공한 기체는 ( )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( )이다

문제10 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( ) ( ) ( ) 등 세 가지의 기체가 있다

문제11 소자화냉동과정은 ( )와 ( ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

문제12 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( )와 ( )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

문제13 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용

한 물질은 ( )이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

(주관식 문제)

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(15점)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 30: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 어떤 매질에서 진동수 500Hz인 파의 파장은 ( )m이다 이

매질에서 파의 속도는 300ms이다 이 파가 굴절률 15인 매질로 진행한다

고 하자 이 매질에서의 파장은 ( )m이다

(답) 에서 이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 일함수는 3eV이다 이 금속에 대해 광전효과를 일어

나게 하기 위한 입사하는 빛의 문턱파장은 ( )nm이다 이 금속에

250nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Lyman계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 100V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 어떤 금속에서 전자회

절실험을 한 결과 에서 첫 번째 보강간섭이 관찰되었다 이 금속의

결정 사이의 간격은 ( )Å이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

Å이다

문제5 원자번호 28인 원소의 전자구조는 ( )이다

(답)

문제6 36을 2진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 100100

문제7 비저항이 times 인 물질로 전선을 만들었다 이 전선의 직

경이 1mm이고 길이는 3m이다 이 전선의 저항은 ( )이다

(답)

이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=0일 때 C는 ( )이다 그리고 A=1

B=1일 때 C는 ( )이다

(답)

문제9 다이오드 브릿지 정류기회로에서 과 가 연결되

어 있다 가정용 전원(220V)을 인 변압기에 연결하였다

정류회로의 출력은 ( )V이고 물결전압은 ( )V이다 가정용 전원은

60Hz이다

(답)

이다

이다

문제 10 음원에서 10m떨어진 지점의 시끄럽기(loudness)는 50dB로 관찰

되었다 음원의 시끄럽기는 ( )dB이다

(답) log

에서 이므로 times 이

다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 투

과율은 ( )이다

(답)

이다

따라서 투과율은 이다

문제12 초음파 진동자의 직경이 1cm이다 이 진동자에서 10MHz의 초음

파가 발생할 때 초음파의 지향각은 ( )이다 음파의 속도는 400ms이

(답) sin

이다

문제13 진동수 2MHz의 초음파를 이용하여 태아의 심장박동을 관찰한 결

과 beat 수(number)가 90Hz로 관찰되었다 이때 태아의 심장막의 속도는

( )cms이다 몸속에서의 음파의 속도는 1540ms이고 심장막은 초음파

진행방향과 수직이라고 가정한다

(답)

이므로 beat 수는

이다

를 사용하면

이다

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 31: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

문제 답

1 06 04

2 4125 195

3 9099 12132

4 012 122

5

6 100100

7 1147

8 0 1

9 22 061

10 8099

11 9877

12 1603

13 347

14 12375 277

15 1696

문제14 기저준위와 펌프준위 사이의 에너지 차이는 10eV이다 광펌핑을

사용할 경우 빛의 파장은 ( )nm이다 온도 20000K인 물체에서 발산

되는 자외선 빛(200nm) 중에 자극방출로 방출되는 빛은 ( )이다

(답) 이므로 이다

이다 은 자발방출자극방출이다

즉 자극자발

이다 자발 자극 이므로

두 식에서 자극 로 구해진다

문제15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 153인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 굴절률이

133인 물속에서 사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에

광신호를 보내려면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아

야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 32: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 밀도가 인 액체로 기압계를 만든다고 할 때 09기압에서

액체기둥의 높이는 ( )cm이다

(답) times times 에서 이다

문제 2 삼중수소의 핵자당 결합에너지는 ( )MeV이다 삼중수소의 질량은

30160492u이다

(답) 이므로 이고 이

다 핵자당 결합에너지는 282583MeV이다

문제 3 rarr

에서 원소

는 ( )이다

(답) Z=7 A=14이므로 이다

문제 4 어떤 방사능핵종의 반감기는 6시간이다 이 방사능핵종을 병원에 보내기 전

에 붕괴율을 측정해보니 8mCi였다 8시간이 지난 후 병원에 도착하여 사용하기 전

에 붕괴율을 측정해보면 ( )mCi가 된다

(답)

이고

이다

문제 5 어떤 방사능 핵종 A는 모두 B핵종으로 붕괴한다 방사능 핵종 A

의 반감기는 12억년이다 암석에서 A핵종의 수가 B핵종의 수보다 10배 많

음이 관찰되었다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이다 B의 수는 이다

따라서 이고 이므로

ln 억년이다문제 6 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 볼록렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 굴절력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 16이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다

(답)

에서 이다

이다

문제 7 초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 무한대에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제 8 지상 1000km의 상공에 있는 인공위성에서 지구를 관찰한다고 하자 직경 20cm인 렌즈를 사용할 때 지표상에 있는 두 물체를 분간할 수 있는 최소 거리는 ( )m이다 가시광선(550nm)를 사용한다고 한다

(답) min 이고 m in 이다

문제 9 X-선관에서 전압 2만 볼트를 사용할 경우 연속 X-선의 최소파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제 10 어떤 결정면에 파장 Å인 X-선을 조사하였다 결정면에 대해 입사각이 에서 첫 번째 최대 간섭무늬가 관찰되었다 이 결정의 격자 사이의 거리는 ( )Å이다

(답) sin 에서 Å이다 문제 11 방사능 핵종의 붕괴율을 측정했더니 800붕괴분으로 관찰되었다 이후 10일이 지난 후 붕괴율을 측정했더니 500붕괴분이었다 이 방사능핵종의 반감기는 ( )일이다

(답) 에서

에서

ln 이고 ln

일이다

문제 12 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은 500ms이다 펄스연결에서 TR=200ms를 사용할 때 두 조직의 신호 비 는 ( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다고 한다

(답)

이다

문제 13 핵의 소자화 냉동물질의 내부자기장은 2mT이다 온도 10mK에서 자기장 8T로 자화시켰다 그리고 단열 상태에서 자기장을 10mT로 감소시켰다 이 냉동물질의 핵의 최종온도는 ( )이다

(답)

이다

문제 14 어떤 조직의 이완시간은 1000ms이고 이완시간은 100ms이

다 이 조직에서 펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 60회복되는데 걸

리는 시간은 ( )ms이고 횡축자화도가 20감소하는데 걸리는 시간

은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다

에서

이므로 이다

문제 15 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 100ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 30ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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          • 2016-1현대물리퀴즈시험2
            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 33: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제16 MRI에서 영상폭을 1mm 로 하기위한 단면결정 경사자기장의 기

울기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제17 화씨로 는 절대온도로 ( ) 이다

(답)

에서 이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

문제 답

1 18606

2 283

3

4 318

5 165

6 556 18

7 210 1189

8 336

9 062

10 386

11 1474

12 148

13 1275

14 91629 2231

15 71884 075

16 7049

17 28856

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 답지에 기입하라(각 2점)

1 최초로 액화에 성공한 기체는 ( 공기 )이고 온도가 가장 낮은 냉동액체는

( 헬륨 )이다

2 냉동액체의 액화에서 J-T 밸브만으로 액화를 할 수 없는 액체는

( 헬륨 ) ( 수소 ) ( 네온 ) 등 세 가지의 기체가 있다

3 소자화냉동과정은 (등온자화 )와 ( 단열소자화 ) 등 두 가지 과정으로 이루

어져 있다

4 형상기억합금으로 가장 많이 사용되는 것은 ( 니켈 )와 ( 타이타늄 )의 합금

이다 이는 최초로 발견된 형상기억합금이다

5 나카무라(2014년 노벨물리학상 수상자)가 청색 LED를 만드는데 사용한 물

질은 ( GaN )이다

6 CRT에서 필수적인 부분은 ( 전자총 ) ( 양극 ) ( 편향코일 )

( 형광스크린 )이다

주관식 문제 각 15점

문제1 오목렌즈에 의해 형성되는 상은 물체가 오목렌즈의 초점거리의 안과 바

깥에 놓임에 관계없이 항상 허상임을 보여라

(답)

prime

에서 prime

이다

또는 그림으로 증명을 해도 됨

문제2 희석냉동기의 구조와 작동원리에 대해 상세히 기술하라

(답) (교재참조)

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 34: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2015-2 현대물리학의 세계 시험1】 학과 학번 비밀번호 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 times sec전자의 전하량 times 전자의 질량 times Boltzman 상수 times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

문제 1 진동수가 times인 전자기파가 공기 중에서 전파된다 이 파

의 파장은 ( )nm이다 이 전자기파가 굴절률 2인 매질에서의 파장은

( )nm이다 빛의 속도는 times 이다

(답) 에서

이다 prime 이다

문제 2 어떤 금속의 광전효과의 문턱파장이 300nm이다 이 금속의 일함

수는 ( )eV이다 이 금속에 200nm의 빛을 입사시켰을 때의 정지전압

은 ( )V이다

(답) max 에서

이다

에서 이다

문제 3 수소의 선스펙트럼 중 Paschen계열( )에서 파장이 가장 짧은 파의 파장은 ( )nm이고 파장이 가장 긴 파의 파장은 ( )nm이다

(답) 가장 짧은 파장은 infin이다

이므로 빛의 파장은

infin

이다 가장 긴 파장은 이다 이때 빛의 파

장은

이다

문제 4 전자(전하 times )가 200V의 전위차에서 가속될 때 de

Brogile 파장은 ( )nm이다 이 전자를 이용하여 결정 사이의 간격이 2

Å인 어떤 금속에서 전자회절실험을 할 경우 첫 번째 보강간섭이 관찰되

는 각도는 ( )이다

(답) 에서

이다

Å이

다 sin 에서 sin

이다

문제5 원자번호 32인 원소의 최외각전자의 수는 ( )개이다

(답) 이므로 최외각전자의 수는 4이다

문제6 1101111을 10진법으로 나타내면 ( )이다

(답) 이다

문제7 어떤 전선의 직경이 05mm이고 길이는 5m이다 이 전선의 저항을

측정하였더니 100이었다 이 전선을 만든 물질의 비저항은 ( )

이다

(답)

에서

times 이다

문제8 아래 디지털 회로에서 A=1 B=1 C=1일 때 D는 ( )이다 그리고

A=0 B=1 C=0일 때 D는 ( )이다

(답)

문제 9 연료전지에서는 음극으로는 가 공급되고 양극에서는 가 공

급된다 음극에서의 반응식은 ( )이고 양극에서의 반응식은

( )이다 전체적인 반응은 ( )로 표현된다 따라서 부산

물로 물만 나오므로 청정에너지이다

(답) 양극에서의 반응은 rarr 이고 음극에서의 반응은

rarr 이다 따라서 전체적인 반응은 rarr

이다

문제 10 100dB의 음원에서 10m떨어진 지점에서의 시끄럽기(loudness)는

( )dB이다

(답) log 에서 log 이므로

이다 따라서 log

이다

문제11 초음파가 물질1 ( times )에서

물질2 ( times )로 수직으로 입사한다 이때 초음파의 반

사율은 ( )이다

(답)

문제12 20MHz의 초음파를 발생하는 초음파 진동자가 있다 초음파의 지

향각을 관찰한 결과 로 관찰되었다 이 진동자의 직경은 ( )mm이다

음파의 속도는 340ms이다

(답) sin

에서 sin

이다

문제13 진동수 5MHz의 초음파를 수평과 의 각을 이루는 혈관으로 발

사한다 이때 beat 수(number)는 100Hz로 관찰되었다 이 혈관 속의 피의

속도는 ( )cms이다 몸 속의 음파의 속도는 1540ms이다

(답) sin

sin이므로 beat 수는 asymp

sin이다

를 사용하면 sin

이다

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 35: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

문제 답

1 500 250

2 413 206

3 81893 187180

4 0086 1249

5 4

6 111

7 times

8 1 1

9

rarr

rarr

rarr

10 6901

11 051

12 059

13 887

14 566204 3970

15 1413

문제14 어떤 물체에서 발생하는 빛의 파장이 550nm이고 이 빛 중에서

자극방출로 방출되는 빛이 1라고 할 때 이 물체의 온도는 ( )K이다

상온(300K)에서 자극방출로 방출되는 빛이 30라고 할 때 이 빛의 파장

은 ( )이다

(답) 99가 자발방출로 발생하고 나머지 1가 자극방출로 방출되므로

이다 에서

ln

이다

30의 빛이 자극방출로 방출되므로 70는 자발방출고 방출된다 따라서

자극자발

이다 ln

문제 15 광섬유를 만든 물질은 굴절률이 15인 유리이다 이 유리섬유의

표면에 굴절률이 148인 물질로 cladding을 했다 이 광섬유를 공기 중에서

사용한다고 할 때 전반사가 일어나도록 광섬유의 단면에 광신호를 보내려

면 단면에 대해 아래 위 각각 입사각은 ( )보다 작아야 한다

(답) sin

(답지) 각 문제의 답을 아래 답지에 기입할 것 답지에 기입한 답만을 채점에

사용함

소수점이 나오는 답의 경우 답은 소숫점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점 처리함

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 36: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2015-2 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

양성자의 질량 중성자의 질량

1u=931MeV 볼츠만 상수 times times 개수소핵의 자기회전율 times

1기압= times

괄호에 답을 넣는 문제의 답은 답지의 정해진 위치에 기입할 것 이문제들에 대해서는 풀이과정은 참고하지 않음 정해진 답지에 적힌 답

만이 채점에 사용함 소수점이 나오는 답의 경우 답은 소수점 2자리까지 기입할 것 답은 주어진 단위에 맞추어야 함 분수로 쓴 답은 영점

처리함

아래 계산문제를 풀어서 그 결과를 답지에 써라(각 5점)

문제 1 어떤 액체로 기압계를 만들어서 압력을 측정해 보니 1기압에서

높이 80cm로 올라갔다 이 액체의 밀도는 ( )gcc이다

(답) times 에서 이므로 이다

문제 2

rarr

에서 발생하는 는 ( )이다

(답) Z=0 A=1이므로 중성자이다 이다

문제 3 어떤 조직의 이완시간은 500ms이고 이완시간은 100ms이다

펄스에 의해 눕혀진 종축자화도가 50회복되는데 걸리는 시간은

( )ms이고 횡축자화도가 50감소하는데 걸리는 시간은 ( )ms이다

(답)

에서

이므로

이다 에서

이므로 이다

문제 4 A조직의 이완시간은 300ms이고 B조직의 이완시간은

100ms이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다 펄스연결에서

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다 반면에

인 경우 두 조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim 이므로

이다

따라서 인 경우 이고 인 경우

이다

문제 5 A조직의 이완시간은 각각 1000ms 200ms이고 B조직의

이완시간은 각각 300ms 50ms 이다 두 조직의 양성자 밀도는 같다

스핀에코펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신

호의 비 는 ( )이다 반면에 인 경우 두

조직의 신호의 비 는 ( )이다

(답) sim

이므로

이다

따라서 인 경우 이고

인 경우 이다

문제6 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 ( )이어야 한다

(답) 이므로

이다

문제7 MRI에서 영상폭을 3mm로 하기 위한 단면결정 경사자기장의 기울

기는 ( )mTm이다 rf파의 진동수폭 이다

(답) 이므로

이다

문제8 인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복펄스연결에서의

는 ( )ms이다

(답) 에서 ln 이다

문제9 섭씨온도와 화씨온도가 같아지는 온도는 ( ) 이다

(답)

에서 로 두면 이다

문제10 빛이 들어가는 방향에서 볼 때 곡률이 인 오목렌즈의 초점거리는 ( )cm이다 이 렌즈의 분산력은 ( )디옵터이다 이 렌즈를 만든 물질의 굴절률은 152이고 렌즈는 공기 중에서 사용한다 (답)

에서 이다

이다

문제11초점거리 인 두 렌즈가 2cm떨어져 놓여 있다 이 렌즈계의 초점거리는 ( )cm이다 그리고 이 렌즈계의 배율은 ( )이다 상은 근점에 맺힌다고 한다

(답)

에서 이다

배율은

이다

문제12 직경 5cm인 쌍안경으로 별을 관찰한다 지구에서 3만 광년 거리에 있

는 두 별을 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 ( )광년이다 가시광

선(550nm)를 사용한다

(답) min 이고 m in 광년이다

문제13 500V의 전압으로 전자를 가속시킬 때 전자의 파장은 ( )Å이다

(답)

Å이다

문제14 두께 2mm인 어떤 물질에 X-선을 조사했는데 투과된 X-선의 세기는

1100로 감소하였다 이 물질의 흡수계수는 ( ) 이다

(답) 에서

ln 이다

문제15 핵종 의 질량은 119875u이다 이 핵종의 핵자당 결합에너지는

( )MeV이다

(답) 이다 질량결손은 이고 이는

1045327MeV이다 핵자당 결합에너지는 871105MeV이다

문제16 어떤 핵의 자기회전비율은 이다 이 핵이 3T의 자기장

에 놓일 때 세창운동 진동수 는 ( )MHz이다

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 37: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

문제 답

1 1292

2 또는 중성자

3 34657 693

4 096 045

5 59 058

6 196

7 2350

8 34657

9 -40

10 -1923 -52

11 245 1121

12 040

13 055

14 230259

15 871

16 1433

17 063

18 3805

(답) 이고 이므로

이다

문제17 A조직의 이완시간은 500ms이고 B조직의 이완시간은 300ms이

다 역회복펄스연결에서 일 때 두 조직의 신호의 비 는

( )이다 두 조직의 양성자밀도는 동일하다

(답) (답)

이다

문제 18 암석에서 핵종의 수가 핵종의 수보다 8배 많음이 관찰되

었다 의 반감기는 12억년이고 붕괴한 은 모두 이 된다고 가정한

다 이 암석의 년대는 ( )억년이다

(답) 이고 이다 따라서 이고 이므로

ln

억년이다

(답지) 답지에 기입한 답만을 채점에 사용함

아래 물음의 괄호 안에 알맞은 말을 기입하라 외국 사람의 이름은 영어로 써

야 한다 그렇지 않을 경우 0점 처리됨 (각 2점)

1 냉동액체를 오래 보관할 수 있는 보관통을 만든 사람은 ( Dewar )이다

2 액체헬륨을 처음 만드는 데 성공한 사람은 ( Onnes )이다

4 다음 냉동액체 중 온도가 3번째로 낮은 것은 ( 3 )

① 공기 ② 수소 ③ 질소 ④ 산소 ⑤ 네온

5 스핀에코펄스연결에서 긴 TR과 긴 TE에서 얻는 영상은 ( T2 )강조영

상이고 짧은 TR과 짧은 TE에서 얻는 영상은 ( T1 )강조영상이다

6 스핀에코펄스과정에서 가장 먼저 작용하는 것은 ( 단면결정 )경사자기

장이고 가장 나중에 작용하는 것은 ( 진동수인식 )경사자기장이다

주관식 문제 각 10점

문제 1 이온게이지의 구조와 작동원리에 대해 설명하라(10점)

문제 2 연속 X-선과 고유 X-선의 발생원리를 설명하라

문제 3 MEMS란 무엇인가

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

  • 2017-2-modern-final-ans
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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 38: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

  • 2017-2-modern-final-ans
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            • 2016-1-현대물리세계-기말고사-답
Page 39: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름 150점만점

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times

middot middot 0 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 0 0

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

각 문항 당 10점임

1 (40점) 매질A에서의 진동수가 100Hz인 어떤 파동이 매질B로 입사한다

고 하자 매질A의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 1gcc 1500ms이고

매질B의 밀도와 파동의 전파속도는 각각 05gcc 700ms이다 매질A에서

의 이 파동의 파장은 몇 m인가 매질B에서의 진동수는 몇 Hz인가 매질

B에서의 파장은 몇 m인가 파동이 매질A에서 매질B로 수직 입사한다고

할 때 파동의 매질B로의 투과율은 몇 인가

(답) 에서

이므로

이므로

2 (40점) 어떤 금속의 일함수는 2eV로 관찰되었다 이 금속을 이용한 광

전효과의 실험에서 문턱 파장은 몇 nm인가 이 금속의 표면에 파장이

500nm인 빛을 입사시켰을 때 방출되는 광전자의 최대운동에너지는 몇 eV

인가 이 최대운동에너지를 가지는 광전자의 속도는 몇 ms인가 이 광전

효과의 실험에서 정지전압은 몇 V인가

(답) 에서 이고 이므로

m ax 이다

m ax에서

m ax times이다

정지전압은 이다

3 (20점) 수소 선스펙트럼 중에서 Balmer계열은 에너지준위에서 로

전이할 때 발생하는 전자기파이다 Balmer계열의 빛 중에서 파장이 가장

긴 파와 파장이 가장 짧은 파의 파장은 각각 몇 nm인가

(답) infinrarr (가장 짧은 파장)

rarr (가장 긴 파장)

이므로

infin

에서

에서

4 (20점) 음원에서 3m 떨어진 위치에서 소음을 측정하였더니 60dB였다

음원의 소음은 몇 dB인가 음원에서 20m떨어진 위치에서의 소음은 몇

dB인가

(답) 음원 3m지점 20m지점

log이므로 이다

에서 times 이므로 log

times 이므로 이다

5 (10점) 진동수 의 초음파를 각도 인 혈관의 어떤 부분에

발사한다고 하자 이 부분에서 나오는 신호에 의해 300Hz의 beat수를 관

찰했다고 할 때 이 부분에서 혈류의 속도는 몇 cms인가 인체내부에서의

초음파의 속도는 1500ms를 사용한다

(답)

sin에서 sin

6 (10점) 진리표를 이용하여middot 가 됨을 보여라

(답)

7 (10점) 굴절율이 15인 유리섬유의 표면에 굴절율 142인 물질로 입혔다

이 유리섬유의 단면에 빛을 입사할 때 전반사가 일어나는 최대의 입사각

도는 몇 도인가

(답) sin

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 40: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2016-1 현대물리학의 세계 중간고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 분괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비()는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 41: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 1】 학과 학번 이름 비밀번호

문제 1 광전효과는 고전물리학적 관점에서 설명할 수 없었다 고전

물리학적으로 설명되지 않는 부분 중에 3가지를 쓰고 설명하라

문제 2 Bohr의 양자화 조건은 무엇인가 이 양자화 조건이 원궤도

의 정상파 조건과 동일함을 보여라

문제 3 교류 발전의 기본원리인 Faraday법칙을 쓰고 설명하라

문제 4 연료전지의 기본 원리는 무엇인가 설명하라

문제 5 집적회로(IC Integrated Circuit)을 형성하는 과정을 4가지

로 요약하여 설명하라

문제 6 4준위 레이저의 레이저 발생과정을 설명하라

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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Page 42: KNUbh.knu.ac.kr/~ilrhee/lecture/exam/2009-2017-modern-exams.pdf · 2017-12-29 · 문제 6. mems는 무엇인가? (답) 마이크로 크기의 기계를 반도체 공정을 이용하여

【2016 현대물리학의 세계 퀴즈시험 2】 학과 학번 이름

문제 1 AFM의 구조와 원리를 설명하라

문제 2 사이클로트론(cyclotron)에서 D구조의 양단에 걸어주는 전

기장의 진동수를 하전입자의 반경이 커져도 바꾸어 줄 필요가 없는

이유를 수식적으로 보여라

문제 3 X-선 CT에서 X-선원을 회전시키면서 측정해야 하는 이유

를 설명하라

문제 4 SPECT와 PET의 차이점 3가지 이상을 설명하라

문제 5 열전대 진공계의 구조와 원리를 설명하라

문제 6 희석냉동기의 구조와 작동원리를 설명하라

문제 7 FED의 구조와 기본원리를 설명하라

【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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【2016-1 현대물리학의 세계 기말고사】 학과 학번 이름

Planck 상수 times sec 빛의 속도 timessec전자의 전하량 times 전자의 질량 times 양성자의 질량1007276u 중성자의 질량1008665u1u=931MeV 1기압=1013HPa times

문제풀이 과정을 명확히 적을 것 그렇지 않고 답만 맞는 경우에는

0점 처리됨 아래 상수들을 이용할 것 답은 문제에서 요구하는 단위로

구해야 함 답의 유효숫자는 소숫점 두 자리까지 구할 것

1 (20점) 초점거리가 15cm와 25cm인 두 볼록렌즈가 3cm떨어져 놓여있

다 이 렌즈계의 등가(equivalent) 초점거리는 얼마인가 이 렌즈계의 배율

은 얼마인가 이 렌즈계에 의한 최종상은 무한대에 맺히게 하여 관찰한다

고 한다

(답)

에서 이고

이다

2 (10점) 렌즈 직경이 5cm인 쌍안경으로 10만 광년 떨어진 성단(galaxy)

에 있는 별을 관찰한다고 하자 이 쌍안경으로 이 성단의 가까이 있는 두

개의 별을 두 개의 별로 분간할 수 있는 두 별의 떨어진 최소거리는 몇

광년인가 가시광선의 파장을 550nm를 이용하라

(답) m in

times 이고

m in 광년이다

3 (10점) 전자현미경의 전자총에서 전자빔(beam)의 가속을 위해 50V를

사용하였다 이 전자빔의 드브로이(de Broglile) 물질파의 파장은 몇 Å인

(답)

Å이다

4 (20점) 40KeV의 X-선을 A물질로 만든 판(plate)에 입사시켰을 때 투과

되어 나오는 X-선의 세기는 입사 X-선 세기의 10였다 동일한 X-선을

A물질의 판과 동일한 두께인 B물질의 판에 입사시켰을 때는 20가 통과

되었다 A물질에 대한 B물질의 흡수계수의 비를 구하라 위 A와 B 판을

모두 통과할 때 X-선의 투과 세기는 입사 X-선 세기의 몇 인가

(답) 에서

이고

에서

이다 위 두 식에서

ln

ln 이다

times 이다

5 (10점) 어떤 방사능 물질의 붕괴율을 측정해보니 30붕괴분 이었다 이

측정을 한 30일 후의 붕괴율은 25붕괴분이었다 이 방사능 물질의 반감기

는 몇 일인가

(답)

ln

에서

lntimes

이므로 일이다

6 (20점) 어떤 방사능 물질 A는 반감기 10억년으로 모두 물질 B로 붕괴

한다 어떤 암석에서 두 방사능 물질의 비( )는 10으로 관찰되었다

이 암석이 생성된 년대는 몇 억년인가

(답)

ln

이다 위 식들에서

ln 를 얻을 수 있다

이를 정리하면 ln ln

억년을 얻는다

7 (10점)

rarr 와 같은 핵융합에서 방출되는 에너지는 몇

MeV인가 중수소의 질량은 20141u이고 헬륨3의 질량은 301603u이다

(답)

rarr 에서 발생하는 에너지는 이다

이므로 이다

8 (10점) 반감기가 7일이고 활동률이 3mCi인 방사능 물질 A와 반감기가

10일이고 활동률이 5mCi인 B물질이 섞여 있다 이 물질의 활동률을 15일

후 측정해 보면 몇 mCi일 것인가

(답) 활동률=

lntimes

lntimes

이다

9 (20점) A조직의 이완시간은 200이고 B조직의 이완시간은 70

이다 A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는

07이다 펄스연결에서 인 경우 두 조직의 신호의

비 는 얼마인가 인 경우 는 얼마인가 위 두

결과를 비교 설명하라

(답) 펄스연결에서 신호의 세기는 sim 이다

따라서 두 조직의 신호의 비는

이다

따라서 인 경우 이다

인 경우에는 이다

양성자 밀도의 비는

이다 따라서 TR이 긴 경우(1000ms)

asymp

이므로 양성자 밀도 강조영상을 얻는다 반면에 TR이 짧은 경

우 T1의 값에 의해 신호의 비가 차이가 나므로 T1 강조영상을 얻는다

10 (10점) MRI에서 영상폭을 5mm로 하려고 한다 rf파의 진동수폭 는

2kHz이다 이 경우 단면 결정 경사자기장의 기울기는 몇 mTm로 하여야

하나

(답) 이므로

이다

11 (10점) 질소와 CO2의 Joule-Thompson 계수는 각각 025times10-5

116times10-5이다 Joule-Thompson 밸브 양단의 압력차이가 -100

일 경우 Joule-Thompson 과정에서 변하는 온도는 얼마인가

(답) 에서 온도변화를 구하면 된다 1기압은 1013times105이

므로 질소의 경우 -2533 CO2의 경우 -11751의 온도변화가 있다

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