뿔짧k뚫용휴훨뿔l Scienlisls and Engineers wilh Modern Physics 10e Raymond A. Serway, John W. Jewett 원저 t뻐rS멀ientists and 톨폐gi삐eers wi헨I Modern Physics 10e Raymond A. Serway, John W. Jewett 원저 철R 뿔필l ;강 Cengage Australia' Brazil • Canada • Mexico • Singapore • United Kingdom • United States #;::Cengage Physics for Scientists and Engineering with Modern Physics, 10th Edition Raymond A. Serway John W. Jewett (Ç) 2023 Cengage Learning Korea Ltd. ALL RIGHTS RESERVED. Original edition (Ç) 2019 Brooks Cole , a paπ of Cengage Learning. Physics for Scientists and Engineering with Modern Physics, 10th Edition by Raymond A. Serway and John W. Jewett ISBN: 9781337553292 This edition is translated by license from Brooks Cole , a paπ of Cengage Learning , for sale in Korea only. No part of this work covered by the copyright herein may be reproduced or distributed in any form or by any means, except as permitted by U.s. copyright law, without the prior written permission of the copyright owner. For permission to use material from this text or product, email to asia.infokorea@cengage.com ISBN-13: 979-11-5971-466-5 Cengage Learning Korea Lt d. 14F YTN Newsquare 76 Sangamsan-ro Mapo-gu Seoul 03926 Korea T허 (82) 2 1588 7053 Fax: (82) 2 330 7001 Cengage is a leading provider of customized learning solutions with employees residing in nearly 40 different countries and sales in more than 125 countries around the world. Find your local representative at: www.cengage.com. To learn more about Cengage Solutions, visit www.cengageasia.com. Every effort has been made to trace all sources and copyright holders of news aπicles， figures and information in this book before publication , but if any have been inadvertently overlooked , the publisher will ensure that f비 I credit is given at the earliest oppoπunity. Printed in Korea Print Number: 01 Print Year: 2023 역자머리맡4 Sen뻐y 교수와 Jewett 교수의 《대학물리학 (Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics)} 10판의 번역본이 나오게 된 것을 기쁘게 생각한다. 이공계 및 관련 분 야 대학생들에게 대학물리학을 돗 갚게 이해시키는 것이 점점 더 어려워지는 상황에서， 이 교재는 기초적인 물리의 이해를 원하는 학생들이 스스로 학습하는 데도 크게 기여할 것으 로예상된다. 저자 두 분은 대학에서의 경험을 바탕으로 학생과 교수에 적합한 강의용 교재를 꾸준히 수정 보완하면서 10판에 이르게 되었다. 이들 저자는 자연과학， 공학， 의학 관련 분야 대학 생들이 물리학을 흥미롭게 배울 수 있는 교재를 다수 개발하여， 이미 물리학 교재 저자 중 에서 잘알려져 있다. 10판의 내용은 이전과 달리 형식과 내용면에서 많은 변회를 가져왔다. 교재의 구성 형식 에서 새로이 각 장의 도입부에 주제와 관련된 이미지 사진을 넣어 이로부터 물리적 내용을 접목시키고자 하였다. 또한 장의 도입부에 STORYLINE과 CONNECTIONS 의 신선한 코너를 만들었다. STORYLINE 에서는 ‘여러분’이 일상생활에서 일어나는 사건을 중심으로 주인공이 되어 이의 궁금증을 풀어가는 내용이며， CONNECTIONS 에서는 새로이 공부할 학습 내용의 방향과 연결 짓는 형태이다. 다시 말해서， 우리 주변의 상황을 이야기로 풀어 가며 이를 해결하는 과정에 인터넷， YouTube 등을 활용하여 물리에 대하여 친근감을 주고 자 하였다. 교재 내 왼쪽 또는 오른쪽 여백에 ‘오류 피하기’를 짤막하게 도입하여， 착각하기 쉬운 개념을 바로 잡아주는 역할을 하고 있다. 연습문제의 형식과 내용도 새로이 하였다. 우선 변호에 색깔을 달리하여 난이도를 바로 알아볼 수 있게 하였고， 맨lJ ， 핀괜 등의 아이콘 을 붙여 문제의 성격을 파악하기 쉽게 하였다. 연습문제 내용에 있어서는， 이전과 달리 주 제 설정을 이야기 식으로 풀어가며 실생활과 연관시키고자 노력하였다. 번역을 하면서 주안점을 둔 부분은 학생의 입장에서 물리를 이해할 수 있도록 문맥의 자 연스런 연결을 위하여 노력하였으며， 용어는 고등학교 물리 교과목에서 일반적으로 사용하 는 것과 한국물리학회에서 정한 용어집을 기본으로 하였다. 이 교재를 공부하게 될 학생들 에게 부탁하고 싶은 말은 일단 본문의 내용을 잘 이해하고， 예제와 연습문제를 반드시 풀어 서 개념을 스스로 정립해나가라는 것이다. 이로부터 문제를 푸는 과정 중에 물리 법칙에 대 한 이해를 높일 수 있고， 완전한 답에 접근하는 방법을 배울 수 있을 것이다. 마지막으로 본 교재가 출판되기까지 번역을 위해 애쓰신 여러 교수님들에게 감사드리고， 많은 노력을 아끼지 않으신 북스힐 출판사의 조승식 사장님， 김동준 전무님과 편집진 여러 분에게 감사를 드립니다. 역자일동 … … 저자머리말 《대학물리학} 10판을 집펼하면서 고려한 점은， 강의를 하면서 그리고 수업을 받으면서 내 용을 명확하게 이해하고 새로운 교육학적인 면모를 갖출 수 있도록 한 것이다.9판 교재의 이용자로부터 피드백 받은긍정적인 내용을바탕으로학생과교수의 요구를만족시키기 위 하여 교재를다듬었다. 이 교재는 이공계 학생들이 대학 물리 과목으로 사용하는 데 목적을 두고 집필하였다. 이 교재의 전체 내용은 세 학기에 걸쳐 공부할 수 있도록 하였지만， 장이나 절을 적절히 줄 여 짧은 학기의 내용으로 사용하는 것도 가늄하다. 이 과목을 이수하고자 하는 학생은 한 학기 정도의 대학 수학을 이수하였거나 이수를 동시에 해야 내용을 무난히 이해할 수 있 을것이다. 보』 이 교재는 고전 물리에서의 기본적인 내용과 현대 물리를 소개하고 있다. 이 교재는 여 섯 개의 단원으로 구성되어 있다. 1 단원(l ~ 14장)에서는 뉴턴 역학의 기본과 유체 물리 를 다루고 있다.2 단원(l 5~17장)에서는 진동， 역학적 파동과 음파를 다루고 있다.3단원 (l 8~21 장)에서는 열과 열역학을 다루고 있으며， 4단원 (22 ~ 33장)에서는 전기와 자기를 다룬다.5 단원 (34~37장) 에서는 빛과 광학을 다루고， 6단원 (38 ~ 42장) 에서는 상대론과 현 대물리를다룬다. 모처 ...., -, 이 교재에는 세 가지 주요한 목적이 내포되어 있다. 물리의 기본 개념과 원리를 명확하고 논리적으로 학생들에게 전달하고， 실제로 널리 알려진 응용을 통하여 개념과 원리의 이해 를 강화하며， 효과적으로 잘 짜인 접근을 통하여 수월하게 문제 푸는 요령을 습득하도록 하 였다. 이들 목적을 만족하기 위하여 구성이 잘 된 물리적인 논제와 문제 풀이 방법을 강조 하였다. 동시에 공학， 화학， 의학 등에서 이용되는 물리의 예를 통해서 학생들에게 동기를 부여하고자하였다. IV 저자머리말 10판에서의 변화 10판을 준비하면서 많은 변화와 개선이 있었다. 새로운 일면은 우리의 경험과 과학 교육에 서의 새로운 경향을 기초로 하였다는 것이다. 또 다른 변화는 9판의 이용자들이 제안한 내 용을 포함시킨 점이다. 다음의 열거한 내용이 10판에서의 주요 변화이다. 새로운평가항목 새로운상황에맞는문제 상황 설정이 되어 있는 문제아이콘 뀐 로 표시)는 항상 ‘여러분’이 그 문제에서 중심이 되 어 논의하고， 평면 위의 물제 또는 줄에 매달린 공에 대하여 논의하는 대신에 현실적인 연 관성을 갖고 있다. 이 문제는 짧은 이야기처럼 구성되어 있으며 계산을 해야 할 물리량을 구체적으로 명시하지 않을 수도 있다. 상황 설정 문제는 매 장의 STORYLINE과 관련이 있을 수 있으며， 학생들이 수학적 결과를 기반으로 논거를 설계함으로써 수학적인 계산을 뛰 어 넘거나 실제 상행il 서 결정할 수 있도록 하는 ‘전문가 증인’ 시나리오를 포함할 수 있다. 내용변화 16장의 재구성 (파동의 운동) 9판에서의 16장과 17장을 결합하여 줄에서 진행하는 역학적 피동과 물질 내에서 진행하는 음파를 하나의 장으로 구성하였다. 이렇게 하면 파동의 속력에 대한 유도와 같이 비슷한 두 파동의 유형을 더 가까이 비교할 수 있다. 진행파에 관한 장에서 세부 사항이 필요하지 않 은 파동의 반사와 투과에 관한 부분은 이 판의 17장(중첩 및 정상파)으로 옮겼으며， 17장 의 경계 조건하의 파동에서 논의하는 것이 더 자연스럽다. 22 rv 24장의 재구성 연속적인 전하 분포에 대한 내용을 22장(전기장)에서 23장(연속적인 전하 분포와 가우스 법칙)으로 이동하여 학생들에게 전기에 대한 새롭고 도전적인 주제에 대하여 보다 점진적 으로 소개하는 장으로 이어진다. 이렇게 되면 점전하에 의한 전기장과 평행판에 의한 균일 전기장만을 포함하게 된다. 9판에서의 앓장은가우스 법칙을시용하여 연속적인 전하분포에 의한전기장의 분석만 을 다루었다. 이번에는 연속적인 전하 분포의 내용을 23장으로 이동함으로써， 적분과 가우 스 법칙을 사용하여 연속적인 전하 분포에 의한 전기장 분석을 기반으로 전체적인 장을 이 루게된다. 9판에서의 23장에는 고립된 대전 도체의 네 가지 성질에 대한 논의가 포함되어 있었다. 이들 중 세 가지 성질에 대하여 설명하고 기본적인 원리로부터 논증하면서， 네 번째 성질에 V VI 저자머리말 대한 논의는 전위에 대한 다음 장으로 미루었었다. 이 10판에서는 이러한 논의를 24장으로 옮기면서， 학생들은 고립된 대전 도체의 성질을 논의하기 전에 필요한 모든 기초 자료를 공 부하고， 네 가지 모두 성질을 기본 원리로부터 확인할 수 있다. 장의 도입부에 등ε탄}는 새로운 STO RY니 NE 각 장은 STORYLINE으로 시작된다. 이는 일상생활에서 보게 되는 현상을 관찰하고 분석 하는 호기심 많은 물리 공부하는 학생으로서 ‘여러분’이 책 전체를 통하여 연속적으로 이야 기를 풀어간다. 많은 장의 STORYLINE 에서는 스마트폰을 이용한 측정， YouTube 동영상 보기， 또는 인터넷 검색이 포함되어 있다. 장의 도입부에 도입된 새로운 CONNECTIONS 또한 각 장의 시작에는 CONNECTIONS 라는 특징적인 내용이 있는데， 이는 그 장에 있 는 학습 내용이 이전 또는 앞으로 공부할 장의 내용과 어떤 연관성이 있는지를 보여 준다. CONNECTIONS 에서는 개념적인 ‘큰 그림’을 제공하며， 이 장이 다른 장에 비하여 왜 이 룩청 취치떼 페치되는지펴 이유를 설멍하고， 이전픽 학습 내용 취어1 풀리 구조가 어떻게 형 성되는지를보여준다. 교재의형태 강의를 하는 많은 교수님들은 “교재는 학생틀이 주된 내용을 이해하고 공부하는 데 초점이 적절히 맞추어져 있고， 학생들이 쉽게 접근할 수 있도록 되어 있어야 한다”고 말한다. 이런 점을 고려하여， 학생과 교수 모두의 활용도를 높이기 위하여 다음에 열거한 교육학적인 요 소를 교재에 포함시켰다. 문제풀이및개념적이해 분석 모형을 통한 문제 접근 학생들은 물리 괴목에서 수백 개의 문제를 접하게 되며， 비교적 적은 수의 기본 원리가 이 들 문제의 기본을 형성한다. 어떤 새로운 문제를 접할 때， 물리학지는 이 문제에 적용 가능 한 기본 원리를 확인하고 간단히 풀 수 있는 문제의 모형을 만든다. 예를 들어 많은 문제가 에너지의 보존， 뉴턴의 제 2 법칙， 또는 운동학 식을 내포하고 있다. 물리학자는 이들 원리와 이들의 응용을 광범위하게 공부하였기 때문에， 이런 지식을 새로운 문제를 풀 때 모형으로 적용할 수 있다. 학생들이 이와 동일한 과정을 따라하는 것이 이상적임에도 불구하고， 대부 분의 학생은 기본적인 원리의 전체적인 팔레트에 익숙해지는 것이 쉽지 않다. 학생들은 기 본 원리보다 상황을 인식하는 것이 더 쉽다. 문제 풀이에 대한 분석 모형 접근법은 2장 (2 .4절)에 자세히 나타내었으며， 학생들이 문 저자 머리말 제 풀이를 할 수 있도록 체계적인 과정을 보여 준다. 나머지 모든 장에서， 학생들이 이 접근 법이 어떻게 활용되는지를 알 수 있도록 예제에 명시적으로 적용하였다. 학생들은 연습문 제를 해결할 때， 이 방법을 따를 것을 권장한다. 예저| 본문에 있는 모든 예제는 물리적인 개념을 더 강조하였다. 문제를 푸는 단계를 설명하는 교 과서적인 정보를 알려 주고， 이들 단계를 밟아가는 수학적인 연산과 결괴를 보여 준다. 이 런 형식은 개념과 수학적인 계산 과정을 연결시켜 주고， 학생들이 공부하는 데 짜임새 있게 할 수 있도록 도와준다. 예제는 효과적인 문제 풀이 습관을 강화하기 위하여 2 .4절에서 소 개한 문제 풀이를 위한 분석 모형 접근법을 자세히 따른다. 예제 풀이를 가능한 한 문자로 나타내고 마지막에 주어진 값을 대입하는 형태로 하였다. 이런 접근은 학생들이 문제를 풀면서 중간 단계에서 불필요한 값을 대입하는 대신에 문자 로 이해하는 데 도움이 될 것이다. 여l저I LH 의 문제 교재에서 예제 중의 약 3분의 1 정도는 예제 내에 문제가 또 주어져 있다. 예제의 답을 구한 후， 이어 주어지는 문제는 예제에서 주어진 여러 상황을 살펴보도록 한다. 이것은 학생들이 에제의 결과에 대하여 다시 한 번 생각해 보도록 하여 원리의 개념적 이해를 도외준다. 일부 연습문제는 이러한유형으로 되어 있다. 퀴즈 학생들이 퀴즈를 통하여 물리적인 개념의 이해를 확인할 기회를 제공한다. 질문은 학생들 이 합리적인 논리에 근거하여 결정할 필요가 있도록 하고， 어떤 질문은 보통 잘못 가지고 있는 개념의 오류를 극복하도록 한다. 오류피하기 오류 피하기는 학생들이 종종 실수하는 부분과 잘못 이해하고 있는 부분을 바로잡기 위해 서 제공된 것이다. 본문의 여백에 위치한 이런 형식은 보통 학생들이 쉽게 빠질 수 있는 함 정과 오개념에 주안점을 두고 있다. 연습문제 각 장의 물에 광범위한 연습문제를 수록하였으며， 저자는 10판에서 각각의 문제를 읽기 편 하고 이해하기 쉽게 구성하였다. 각각의 절에서는 단순한 문제가 먼저 주어지고， 이어 사고를 요하는 중급 수준의 문제가 주어진다. (단순한 연습문제의 번호는 검은색으로， 그리고 중급 수준의 문제는 파란색 으로 표시되어 있다. ) 추가문제는 특정 절에 속하지 않는 내용을 담고 있다. vii VIII 저자 머리말 이 교재에는 여러 유형의 연습문제가주어져 있다. 핀B 정량적/개념적 문제는 학생들이 정량적 그리고 개념적으로 모두 생각하도록 하는 연 습문제이다. 핀 문자 문제는 학생들이 문자만을 시용하여 연습문제를 풀도록 한다.9 판을 평가해 준 분 들(대다수 설문 조사 응답자와 마찬가지로)은 교재에 문자를 사용한 연습문제의 수를 늘려 달라고 요청하였다. 그 이유는 학생들이 물리 문제를 풀 때 교수들이 원하는 방법이 더 잘 반영될 수 있기 때문이다. 벨 길잡이 문제는 학생들이 연습문제를 단계별로 나누는 데 도움이 되도록 한다. 물리 문 제는 일반적으로 주어진 상황에서 하나의 물리량을 구하라고 한다. 그러나 최종 답을 얻기 위해서는 종종 몇 가지 개념을 사용해야만 하고 많은 계산이 펼요하다. 많은 학생들이 이 수준의 복잡성에 익숙하지 않으며 때로는 어디서부터 시작해야 할지 모른다. 길잡이 문제 는 표준 문제를 더 작은 단계로 나누어， 학생들이 올바른 답에 도달하는 데 필요한 모든 개 념과 전략을 파악할 수 있도록 한다. 표준 물리 문제와는 달리， 방향은 종종 주어진 문제의 지문에 주어져 있다. 길잡이 문제는 학생이 교수님의 연구실을 방문하석 직접 질의응답하 면서 상호 작용하는 형태를 연상케 한다. 이 문제는 학생들이 복잡한 문제를 일련의 보다 단순한 문제로 분해하는 방법을 연습하는 데 도움이 된다. 생물 의학 문제 이들 문제(아이콘 꽉희로 표시)는 대학물리 과정을 수강하는 생명 과학 분 야 전공 학생들에게 물리적인 원리의 관련성을 강조한다. 불가능한 문제 물리 교육 연구는 학생들의 문제 풀이 능력에 크게 초점을 맞추고 있다. 이 교재에서 대부분의 연습문제는 자료를 제공하고 계산 결과를 묻는 형태로 구성되어 있지 만， 각 장의 하나 또는 두 개의 연습문제는 불가능한 문제로 구성되어 있다. 이들은 다음 상 황은 왜 불가능한가?라는 문구로 시작한다. 그 다음에는 상황에 대한 설명이 이어진다. 학 생들은 어떤 질문을 하고 어떤 계산을 해야 하는지 결정해야 한다. 이 계산의 결과에 근거 하여， 학생은 주어진 상황이 왜 불가능한지를 결정해야 한다. 이 결정에는 개인적인 경험， 상식， 인터넷 또는 인쇄물 조사， 측정， 수학적 기술， 인간 규범에 대한 지식 또는 과학적 사 고의 정보가 필요할 수 있다. 이러한 문제는 학생의 비판적 사고 능력을 배양시킬 수 있다. 또한 학생들이 개별적 또는 집단적으로 물리학의 ‘신비’의 측면을 해결하는 것도 흥미로울 것이다. 검토 문제 모든 장에는 학생이 이전 장에서 공부한 개념과 이 장에서 다룬 개념을 결합하도 록 요구하는 검토 문제가 있다. 이러한 문제(검토로 표시)는 조화로운 자연의 원리를 반영 하고 물리학이 산만한 일련의 아이디어가 아님을 보여 준다. 지구 온난화 또는 핵무기와 같 은 현실 세계의 문제에 직면할 때， 이와 같이 교재 내 여러 부분의 검토 문제로부터 아이디 어를모을필요가있다. 저자머리말 도움이되는모양 등예 AI 0-' 책의 내용을 빠르고 쉽게 이해할 수 있도록， 분명하고 논리적이지만 매력적인 형식으로 쓰려 고 하였다. 다소 격식을 갖추지 않고 유연한 표현을 써서 읽는 즐거움을 더하고자 하였다. 새 로운 용어는 주의 깊게 정의하였고， 특정 분야의 특수 용어는 기급적 시용하지 않았다. 중요정의와식 아주 중요한 정의는 강조와 복습이 용이하도록 굵은 글씨로 꾸며 돋보이게 하였다. 마찬가 지로 중요한 식은 쉽게 찾을 수 있도록 배경에 색을 넣어 두드러지게 하였다. 여백의주 여백에 • 아이콘과 함께 주를 달아 중요 문장， 식， 개념을 쉽게 찾을 수 있도록 하였다. 수학의난이도 학생들이 가끔 초급 미적분학과 물리학을 동시에 수강한다는 것을 염두에 두고， 미적분을 점진적으로 사용하도록 하였다. 기본 식의 경우 유도 과정을 나타내었고， 필요에 따라 책의 마지막 부분에 있는 부록을 참고하도록 하였다.3장에서 벡터를 자세히 설명하긴 하였지만， 벡터곱의 연산은 응용이 필요한 곳에서 나중에 자세히 다룬다. 스칼라곱은 계의 에너지를 다루는 7장에서 소개하며， 벡터곱은 각운동량을 다루는 11 장에서 소개한다. 유효숫자 예제와 각 장의 문제에서 유효 자리를 조심스럽게 다루었다. 데이터의 정밀도에 따라 유효 자릿수를 둘 또는 셋에 맞춰 대부분의 예제와 문제를 풀도록 하였다. 연습문제에서 데이터 를 제시하고 답은 유효 숫자 세 자리로 답을 나타내였다. 추산 문제에서는 일반적으로 유효 숫자를 한 개로 하였다. (유효 숫자에 대한 자세한 내용은 1 장을 참조하기 바란다. ) 단위 책 전반에 걸쳐 SI 단위계를 사용하였다. 미국의 관습 단위는 단지 역학과 열역학의 일부 장의 제한적 범위 내에서 사용하였다. 부록 교재의 마지막에 몇 가지 부록을 실었다. 대부분은 이 교재에서 사용한 개념 또는 기법으 로 과학적 표기법， 대수， 기하， 삼각함수， 미적분 등이다. 책 전반에 걸쳐 이 부록을 참조할 수 있도록， 부록에 있는 대부분의 수학 부분은 자세한 예시와 답과 함께 예제를 포함하고 있다. 부록에는 수학 부분과 함께 자주 사용하는 물리적 데이터， 비꿈 인수， 원소의 주기율 IX X 저자머리말 표뿐만 아니라 SI 단위로 표기한 물리량의 표를 실었다. 이와 더불어 행성에 관한 기본 상 수와 같은 물리적 자료와 표준 접두어， 수학 기호， 그리스 문자， 측정 단위의 표준 약어 등 을실었다. 강의 내용선별 이 교재에서 주제는 다음의 순서로 나타내었다. 고전 역학， 진동과 역학적 파동， 열과 열역 학， 그리고 이어서 전기와 자기， 전자기파， 광학， 상대론， 현대 물리의 순이다. 이런 순서는 전기와 자기 전에 역학적 파동이 오는 전통적인 방법이다. 일부 교수는 전기와 자기 후에 역학적 파동과 전자기파를 동시에 가르치기를 선호하기도 한다. 이 경우， 16장과 17장은 33장과 함께 다루어야 할 것이다. 상대론의 장은 교재의 뒷부분에 놓았는데， 이는 이 주제 가 현대 물리의 시대를 소개하는 한 방법으로 다루어지기 때문이다. 시간적으로 여유가 있 다면， 뉴턴 역학의 결론으로 13장을 마친 후에 38장을 다루어도 무난하다. 대학 물리를 두 학기 과정으로 가르치는 경우에， 일부 절과 장을 제외해도 내용의 흐름에 별 영향이 없을 것이다. 이런 목적으로 제외를 고려할 만한 절은 다음과 같다. 4.6 상대 속도와 상대 가속도 6.3 가속틀에서의 운동 6.4 저항력을 받는 운동 7.9 에너지 도표와계의 평형 9.9 로켓의 추진 11.5 자이로 λ 코프와 팽이의 운동 14.8 유체 동역학의 적용 15.6 감쇠 진동 15.7 강제 진동 17.8 비사인형 파형 25.7 유전체의 원자적 기술 26.5 초전도체 27.5 가정용 배선 및 전기 안전 28.3 자기장 내에서 대전 입자 운동의 응용 28.6 홀효과 29.6 물질 내의 자성 30.6 맴돌이 전류 33.6 안태나에서 발생하는 전자기파 35.5 렌즈의 수차 35.6 광학 기기 37.5 결정에 의한 X선 회절 38.9 일반상대성 이론 40.6 터널링의 응용 41.9 자발 전이와 유도 전이 42.8 생물학적 방사선 손상 41.10 레이저 42.9 핵으로부터 방사선의 이용 42.10 핵자기 공명과 자기 공명 영상법 끝으로， 이 교재를 통하여 공부한 학생들이 물리적 지식의 기반 위에 전공 공부를 하는 데 많은 도움이 있기를 바란다. Raymond A. Serway St ‘ Petersbμ~rg， Florida John W.Jewett , Jr. A naheim, California 차려l 역자머리말 川 저자머리말 iv 4.6 Chapter -,..., Chapter 1 물리학과측정 3 1.1 1.2 ;.3 1.4 1.5 1.6 Chapter 차원 분석 단위의 환산 8 11 어림과크기의정도계산 유효숫자 14 Chapter 15 입자의 위치， 속도 그리고 속력 순간속도와속력 26 28 문제 풀이를 위한 분석 모형 접근법 Chapter 자유 낙하물체 41 49 벡터양과스칼라양 51 기본적인 벡터 연산 52 벡터의 성분과 단위 벡터 56 위치， 속도 그리고 가속도 벡터 이차원 등가속도 운동 포물체운동 질량 90 91 뉴턴의 저12법칙 중력과무게 92 95 뉴턴의 저 13법칙 % 뉴턴의 제2법칙을 이용한 분석 모형 마찰력 97 1û5 Chapter 64 66 69 분석 모형 : 등속 원운동하는 입자 접선 및 지름가속도 78 등속 원운동하는 입자 모형의 확장 비등속 원운동 114 118 가속틀에서의 운동 120 저항력을 받는 운동 123 7 계의 에너지 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 38 4 01차원에서의 운동 63 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 뉴턴의 제 1 법칙과 관성틀 133 31 34 분석 모형 : 등가속도 운동하는 입자 좌표계 88 6 원운동과뉴턴 법칙의 적용 113 6.1 6.2 6.3 6.4 22 분석 모형: 등속 운동하는 입자 가속도 힘의 개념 13 3 벡터 49 3.1 3.2 3.3 3.4 Chapter 모형호}와대체표현 4 2 일차원에서의 운동 21 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Chapter 길이， 질량 그리고 시간의 표준 80 5 운동의 법칙 87 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 여하 상대 속도와 상대 가속도 75 계와 환경 134 일정한 힘이 한 일 134 두 벡터의 스칼라곱 137 변하는 힘이 한 일 140 운동 에너지와 일-운동 에너지 정리 겨|의 퍼먼설 에너지 보존력과 비보존력 145 148 153 보존력과 퍼먼셜 에너지의 관계 에너지 도표와 계의 평형 156 157 8 에너지 보존 163 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 분석 모형 : 비고립계 (에너지) 164 분석 모형 : 고립겨 1 (에너지) 167 운동 마찰이 포함되어 있는 상황 172 비보존력에 의한 역학적 에너지의 변화 일률 178 182 XI XII 차례 Chapter 니 선운동량과 충돌 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 Chapter 각위치， 각속도， 각가속도 ~ PART L Chapter 224 분석 모형 : 각가속도가 일정한 강체 호|전 운동과 병진 운동의 물리량 돌림힘 226 228 231 분석모형: 알짜돌림힘을받는강체 관성 모멘트 계산 233 238 242 회전 운동 에너지 회전 운동에서의 에너지 고찰 강체의 굴림 운동 벡터곱과 돌림힘 244 247 Chapter 260 호|전하는 강체의 각운동량 265 267 자이로스코프와 팽이의 운동 271 분석 모형 : 고립겨 1 (각운동량) 분석 모형: 평형 상태의 강처 1 무게 중심 알아보기 278 280 284 296 자유 낙하 가속도와 중력 298 분석 모형: 중력장 내의 입자 케플러의 법칙과 행성의 운동 299 302 308 행성과 위성의 운동에서 에너지 관계 14 유체 역학 321 327 부력과 아르키메데스의 원리 유체 동역학 328 332 베르누이 방정식 335 관에서 점성 유체의 흐름 유체 동역학의 적용 339 342 XI 도따 여하처 뉴 L룰 ~ë5'.1!r ~~.，..:; .u. r효 15.1 15.2 15.3 용수칠에 언결된 물체의 운동 15.각 단조화 운동과 등속 원운동으| 비교 15.5 15.6 15.7 감쇠 진동 352 분석 모형: 단조화 운동하는 입자 단조화 진동자의 에너지 진자 353 359 362 365 369 371 강제 진동 16 파동의 운동 377 Chapter 파동의 전파 분석 모형 378 진행파 381 386 줄에서 파동의 속력 줄에서 사인형 파동의 에너지 전달률 선형 파동 방정식 음파 390 392 음파의 속력 음파의세기 도플러 효과 394 397 402 17 중첩과 정상파 411 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 17.7 17.8 뉴턴의 만유인력 법칙 중력 퍼텐설 에너지 압력의 측정 323 279 정적 평형 상태에 있는 강체의 예 고체의 탄성 322 갚이에 따른 압력의 변화 15 진동 351 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 16.7 16.8 16.9 258 분석 모형 : 비고립겨 1 (각운동량) 압력 223 13 만유인력 295 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 Chapter 192 분석 모형 · 비고립계 (운동량) 195 일차원 충돌 199 01 차원 충돌 205 질량중심 207 다입자계 210 변헝 가능한 계 213 로켓의 추진 215 12 정적 평형과 탄성 277 12.1 12.2 12.3 12.4 Chapter 분석 모형 . 고립겨 1 (운동량) 11 각운동량 257 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 Chapter 190 고정축에 대한 강체의 회전 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 Chapter 선운동량 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 189 310 분석 모형 . 파동의 간섭 정상파 412 416 경계 효과: 반사와 투과 419 분석 모형: 경계 조건하의 파동 공명 425 공기 관에서의 정상파 맥놀이 시간적 간섭 비사인형 파형 432 426 429 421 388 xiii 차례 PART 3 Chapter 18 온도 441 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 Chapter Chapter 442 온도계와 섭씨 온도 눈금 443 등적 기체 온도계와 절대 온도 눈금 445 고체와 액체의 열팽창 447 이상 기체의 거시적 기술 452 Chapter 460 비열과 열량 측정법 463 숨은열 467 열역학 과정에서의 일 471 열역학 저11 법칙 473 열 과정에서 에너지 전달 메커니즘 Chapter 490 496 이상 기체의 단열 과정 분자의 속력 분포 503 505 열기관과 열역학 저 12법칙 열펌프와 냉동기 카르노 기관 Chapter 519 520 가솔린 기관과 디젤 기관 멘트로피 514 516 가역 및 비가역 과정 엔트로피와 저 12법칙 531 537 4 전기와자기 Chapter 22 전기장 545 22.1 22.2 22.3 전하의 특성 546 유도에 의하여 대전된 물체 쿨롱의 법칙 550 균일한 전기장 내에서 대전 입자의 운동 연속적인 전하 분포에 의한 전기장 548 561 570 전기선속 574 가우스 법칙 577 다양한 형태의 전하 분포에 대한 579 전위와전위차 588 균일한 전기E뻐|서의 전위차 590 점전하어| 의한 전위와 전기적 위치 에너지 전위로부터 전기장의 계산 596 연속적인 전하 분포에 의한 전위 정전기적 평형 상태의 도처 1 598 602 전기용량의 정의 612 전기용량의 계산 613 축전기의 언결 616 충전된 축전기에 저장된 에너지 유전체가 있는 축전기 전기장 내에서의 전기 쌍극자 유전체의 원자적 기술 620 625 627 630 26 전류와 저항 639 2l,.1 26.2 26.3 26.4 26.5 26.6 525 528 열역학 계의 엔트로피 559 25 전기용량과 유전체 611 25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 25.7 500 554 24 전위 587 24.1 24.2 24.3 24.4 24.5 24.6 478 이상 기체의 분자 모형 에너지 등분배 전기력선 가우스 법칙의 적용 열과 내부 에너지 이상 기체의 몰비열 분석 모형: 전기장 내의 입자 23 연속적인 전하 분포와 가우스 법칙 569 23.1 23.2 23.3 23.4 21 열기관 엔트로피 및 열역학 제2법칙 513 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8 PART Chapter 온도와 열역학 저10법칙 20 기체의 운동론 489 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 Chapter 22.4 22.5 22.6 19 얼역학 제 1 법칙 459 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 Chapter 연여하 c:: -,..., 전류 저항 640 643 전기 전도모형 648 저항과온도 650 초전도체 651 전력 653 27 직류 회로 659 27.1 27.2 27.3 27.4 27.5 기전력 660 저항기의 직렬 및 병렬 연결 키르히호프의 법칙 R C 호|로 662 668 672 가정용 배선 및 전기 안전 678 593 xiv 차례 Chapter 28 자기장 685 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 Chapter Chapter 분석 모형: 자기장 내의 입자 균일한 자기장 내에서 대전 입자의 운동 691 자기장 내에서 대전 입자 운동의 응용 695 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력 698 홀 효과 704 비오-사바르 법직 712 두 평행 도체 사이의 자기력 앙페르의 법칙 30.1 30.2 30.3 30.4 30.5 30.6 717 719 722 자기에서의 가우스 법칙 724 물질 내의 자성 727 운동 기전력 렌츠의 법칙 맴돌이 전류 34.1 34.2 34.3 34.4 34.5 34.6 34.7 746 748 Chapter 752 자체 유도와 자체 유도 계수 760 RL 호|로 762 자기장 내의 에너지 765 상호 유도 계수 768 LC 호|로의 진동 770 RLC 회로 773 Chapter 교류 전원 782 교류 회로에서의 저항기 782 786 788 교류 회로에서의 인덕터 교류 회로에서의 축전기 RLC 직렬 회로 791 교류 회로에서의 전력 직렬 RLC 호|로에서의 공명 변압기와 전력 수송 Chapter 794 799 796 운동량과복사압 815 817 안테나에서 발생하는 전자기파 전자기파의 스펙트럼 819 820 빛의 본질 830 광선 광학에서의 광선 근사 분석 모형: 반사파 분석 모형 : 굴절파 하우|헌스의 원리 분산 832 833 836 842 844 내부 전반사 846 평먼 거울에 의한 상 구먼 거울에 의한 상 굴절에 의한 상 865 앓은 렌즈에 의한 상 렌즈의 수차 광학 기기 856 858 869 878 879 36 파동 광학 891 36.1 36.2 36.3 36.4 36.5 36.6 32 교류 회로 781 32.1 32.2 32.3 32.4 32.5 32.6 32.7 32.8 811 전자기파가운반하는 에너지 35 상의 형성 855 35.1 35.2 35.3 35.4 35.5 35.6 31 유도 계수 759 31.1 31.2 31.3 31.4 31.5 31.6 평면 전자기파 34 빛의 본질과 광선 광학의 원리 829 740 744 발전기와 전동기 맥스웰 방정식과 헤르츠의 발건 Chapter 736 패러데이 법칙의 일반형 806 808 5 빛과광학 735 패러데이의 유도 법칙 변위 전류와 앙퍼|르 법칙의 일반형 PART 솔레노01드의 자기장 Chapter 3인 꽤려돼아의 법칙 Chapter 700 29 자기장의 원천 711 29.1 29.2 29.3 29.4 29.5 29.6 Chapter 33.1 33.2 33.3 33.4 33.5 33.6 33.7 686 균일한 자기장 내에서 전류 고리가 받는 돌림힘 33 전자기파 805 영의 이중 슬릿 실힘 892 894 분석 모형: 파동의 간섭 이중 슬릿에 의한 간섭 무늬의 세기 분포 반사에 의한 위상 변화 박막에서의 간섭 마이컬슨 간섭계 898 900 903 37 호|절 무늬와 편광 909 37.1 37.2 회절 무늬의 소개 910 좁은 슬릿에 의한 회절 무늬 911 897 차례 37.3 37.4 37.5 37.6 단일 슬릿과 원형 구멍의 분해능 회절 격자 결정에 의한 X선의 회절 빛의 편광 Chapter 38 상대성 이론 935 Chapter 갈랄레이의 상대성 원리 936 마이컬슨-몰리의 실험 939 아인슈타인의 상대성 원리 942 특수 상대성 이론의 결과 943 로랜츠 변환식 955 로렌츠 속도 변환식 957 상대론적 선운동량 959 상대론적 떼너지 961 일반상대성 이론 965 콤프턴효과 핵의 성질 42.1 42.2 42.3 42.4 42.5 981 987 1075 핵 모형 1077 1080 붕괴 과정 1084 자연 방사능 1095 핵반응 1095 받사능 42.7 42.8 42.9 42.10 974 1070 핵의 결합 에너지 ι，2.6 흑체 복사와 플랑크으| 가설 광전효과 42 핵물리학 1069 Chapter 39 양자 물리학 973 39.1 39.2 39.3 39.4 39.5 39.6 39.7 39.8 Chapter 41.1 기체의 원자 스펙트럼 1029 41.2 초창기 원자 모형 1032 41.3 보어의 수소 원자 모형 1033 41.4 수소 원자의 양자 모형 1039 41.5 수소에 대한파동함수 1042 41.6 양자수의 물리적 해석 1045 41.7 배타 원리와 주기율표 1052 41.8 원자스펙트럼: 가시광선과 X선 1057 41.9 자발 전이와 유도 전이 1060 41.10 레이저 1062 924 6 현대 물리학 41 원자 물리학 1029 Chapter 922 PART 38.1 38.2 38.3 38.4 38.5 38.6 38.7 38.8 38.9 915 919 생물학적 방사선 손상 1098 핵으로부터의 방사선 이용 1100 핵자기 공명과자기 공명 영상법 1103 전자기파의 본질 990 입자의 파동적 성질 991 새모형· 양자입자 994 브로 I ..., ”’ H UI ’111111’11 11 11 111111111111 1' 1111 11 11’1111’ lIlI lllllllll lI l’11 11 1111111111 1111’1IIIIItJ lU III 111IJ IIIIIIIU tl ’”’ 11111111 1111’lI !IIIUH ’I!J!!I Jl!1l 1’If IH IHllI l’111111111111 111111 11 11 111111’1111’1111 11 1111 1' 111 11 11111111111 111 Ul 이중 슬릿 실험 다시 보기 불확정성 원리 998 I1 11/ A 표 A-1 999 B 자주 사용되는 수학 A-4 40 양자 역학 1005 C 81 단우I A-23 D 원소의 주기율표 A-24 40.1 40.2 40.3 40.4 40.5 40.6 40.7 xv 파동 함수 1005 E 물리량 그림 표현과 주요 물리 상수 A-26 분석 모형: 경계 조건하의 양자 입자 슈뢰딩거 방정식 • 퀴즈 및 언습문제 해답 A-31 1016 유한한높이의 우물에 갇힌 입자 퍼텐설 에너지 장벽의 터널링 터널링의 응용 단조화 진동자 1010 1022 1023 1018 1020 · 찾아보기 1-1
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