청소년을 위한 교양 화학: 분광학

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 12일 출간

작품소개

책소개

무지개가 만들어지는 원리부터 MRI 촬영의 비밀까지, 우리 주변의 모든 빛과 색깔에는 물질의 정체를 밝혀주는 과학적 단서가 숨어있다. 분광학은 빛과 물질의 상호작용을 통해 원자와 분자의 구조를 파악하고, 우주의 별까지도 분석할 수 있게 해주는 현대 과학의 핵심 도구이다. 19세기 프라운호퍼가 태양 스펙트럼에서 발견한 검은 선들의 비밀을 시작으로, 오늘날 우리는 화성의 대기 성분을 지구에서 분석하고, 혈액 한 방울로 질병을 진단하며, 위조지폐를 간단히 구별할 수 있게 되었다. 이 모든 놀라운 능력의 근본에는 분광학이라는 과학 원리가 자리잡고 있다.

이 책은 분광학의 기본 개념부터 최첨단 응용까지 23개 챕터에 걸쳐 체계적으로 다룬다. 맥스웰의 전자기학 이론과 보어의 원자 모델로부터 시작하여, 자외선과 가시광선 분광법, 적외선 분광법, 라만 산란, 핵자기공명까지 각 분광 기법의 원리를 차근차근 설명한다. 뢴트겐의 X선 발견, 라만의 노벨물리학상 수상, 아메드 제왈의 펨토화학 개척 등 역사적 발견의 순간들을 생생하게 담아내며, 분젠과 키르히호프가 분광기로 새로운 원소를 발견한 이야기, 파스퇴르의 거울상 이성질체 연구까지 과학사의 중요한 장면들을 함께 소개한다. 복잡한 과학 이론을 중학생도 이해할 수 있도록 구체적인 사례와 함께 풀어낸다.

분광학은 더이상 실험실 안의 학문이 아니다. 선크림이 자외선을 차단하는 원리, 형광등과 LED의 작동 메커니즘, 맥박산소측정기가 혈중 산소포화도를 측정하는 방법 등 일상생활 곳곳에서 분광학적 원리가 활용되고 있다. 환경 분야에서는 대기 중 온실가스 농도 측정과 미세먼지 실시간 모니터링에, 의료 분야에서는 MRI 영상 촬영과 암세포 진단에, 산업 현장에서는 품질관리와 공정 모니터링에 없어서는 안 될 핵심 기술이 되었다. 고고학자들은 유물의 성분을 손상 없이 분석하고, 수사기관은 과학적 증거 수집에 분광 기법을 활용하며, 우주 탐사선은 먼 행성의 대기 조성까지 분석해낸다.

인공지능과 나노기술의 발전과 함께 분광학도 새로운 전환점을 맞고 있다. 휴대폰 크기의 초소형 분광기가 개발되어 일반인도 쉽게 분광 분석을 할 수 있는 시대가 다가오고 있으며, 머신러닝을 활용한 스펙트럼 데이터 분석은 더욱 정확하고 빠른 결과를 제공한다. 양자점 기술과 테라헤르츠파 분광법은 지금까지 불가능했던 새로운 측정 영역을 열어가고 있다. 이 책은 단순히 과학 지식을 전달하는 것을 넘어서, 독자들이 빛과 물질이 만나는 경계에서 펼쳐지는 놀라운 과학의 세계를 직접 체험하고, 미래 과학 기술의 발전 방향을 이해할 수 있도록 안내한다. 분광학을 통해 보는 세상은 분명히 다를 것이다.

목차

1. 분광학의 첫 만남
2. 전자기파의 신비한 세계
3. 원자와 분자의 에너지 계단
4. 자외선과 가시광선의 비밀
5. 적외선이 들려주는 분자 이야기
6. 라만 산란의 놀라운 발견
7. 핵자기공명의 마법
8. 질량분석의 정밀한 세계
9. X선이 보여주는 원자 세계
10. 원자흡수분광법의 정교함
11. 원자방출분광법의 화려함
12. 형광의 신비로운 빛
13. 인광이 만드는 오래가는 빛
14. 전자스핀공명의 미시세계
15. 원형이색성의 좌우 구별
16. 레이저 분광법의 정밀함
17. 시간분해분광법의 속도
18. 표면분석분광법의 경계
19. 분광 이미징의 시각화
20. 생체분자 분광학의 생명
21. 환경분석 분광학의 지구
22. 산업응용 분광학의 현장
23. 미래 분광학의 꿈

인물정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.