프롤로그
시작하기
P.1 서론 1
P.2 왜 물리학을 배우는가? 2
P.3 물리학이란 무엇인가? 3
P.4 물리학을 어떻게 수행하는가? 5
P.5 물리학을 어떻게 배우는가? 7
P.6 물리량과 측정 10
1장 운동에 대한 이해
1.1 기본적인 물리량들 13
1.2 속력과 속도 18
1.3 가속도 27
1.4 간단한 운동들 32
요약 39 ■ 핵심 개념 40 ■ 질문 40 ■ 연습 문제 41
2장 뉴턴의 법칙
2.1 힘 46
2.2 운동에 관한 뉴턴의 제1법칙 50
2.3 질량 53
2.4 운동에 관한 뉴턴의 제2법칙 54
2.5 힘이 다르면 운동도 다르다 59
2.6 운동에 관한 뉴턴의 제3법칙 65
2.7 만유인력의 법칙 69
2.8 밀물과 썰물(조류:潮流) 75
요약 77 ■ 핵심 개념 78 ■ 질문 78 ■ 연습 문제 80
3장 에너지와 보존 법칙
3.1 보존 법칙 83
3.2 선운동량 84
3.3 일: 에너지의 원천 90
3.4 에너지 96
3.5 에너지의 보존 102
3.6 충돌: 에너지로 설명하기 110
3.7 일률 113
3.8 회전과 각운동량 116
요약 119 ■ 핵심 개념 120■ 질문 121■ 연습 문제 122
4장 물질의 물리학
4.1 물질: 상태, 형태 그리고 힘 125
4.2 압력 134
4.3 밀도 139
4.4 유체의 압력과 중력 144
4.5 아르키메데스의 원리 150
4.6 파스칼의 원리 155
4.7 베르누이의 원리 157
요약 160 ■ 핵심 개념 161 ■ 질문 162 ■ 연습 문제 163
5장 온도와 열
5.1 온도 167
5.2 열팽창 171
5.3 열역학 제1법칙 177
5.4 열전달 181
5.5 비열 186
5.6 상전이 190
5.7 열기관과 열역학 제2법칙 196
요약 202 ■ 핵심 개념 203 ■ 질문 204 ■ 연습 문제 205
6장 파동과 소리
6.1 파동: 종류와 특성 209
6.2 파동 전파의 양상 218
6.3 소리 227
6.4 소리의 발생 231
6.5 소리의 전파 233
6.6 소리의 인식 236
요약 242 ■ 핵심 개념 243 ■ 질문 244 ■ 연습 문제 246

7장 전기
7.1 전하 249
7.2 전기력과 쿨롱의 법칙 252
7.3 전류 - 초전도 257
7.4 전기회로와 옴의 법칙 261
7.5 전류에서 전력과 에너지 265
7.6 교류와 직류 268
요약 271 ■ 핵심 개념 271 ■ 질문 272 ■ 연습 문제 273
8장 전자기학과 전자기파
8.1 자기 277
8.2 전기와 자기의 상호작용 282
8.3 전자기학의 원리 289
8.4 응용: 소리의 재생 291
8.5 전자기파 296
8.6 흑체 복사 303
8.7 전자기파와 지구 대기 308
요약 312 ■ 핵심 개념 313 ■ 질문 314 ■ 연습 문제 315
9장 광학
9.1 광파 317
9.2 거울: 평면거울과 구면거울 326
9.3 굴절 334
9.4 렌즈와 상 341
9.5 인간의 눈 349
9.6 분산과 색 351
9.7 대기 광학: 무지개, 해무리 그리고 파란 하늘 353
요약 358 ■ 핵심 개념 359 ■ 질문 360 ■ 연습 문제 363
10장 원자 물리학
10.1 양자 가설 365
10.2 광전효과와 광자 369
10.3 원자 스펙트럼 373
10.4 보어의 원자 모형 375
10.5 양자역학 380
10.6 원자 구조 385
10.7 X-선 스펙트럼 392
10.8 레이저 394
요약 398 ■ 핵심 개념 399 ■ 질문 400 ■ 연습 문제 401
11장 핵물리학
11.1 원자핵 403
11.2 방사능 407
11.3 반감기 415
11.4 인공적인 핵 반응 421
11.5 핵 결합 에너지 422
11.6 핵분열 426
11.7 핵융합 433
요약 438 ■ 핵심 개념 439 ■ 질문 440 ■ 연습 문제 441
12장 특수 상대론 입자 물리학,
그리고 우주 물리학
12.1 특수 상대론: 고속의 물리학 443
12.2 일반 상대론 452
12.3 힘과 입자들 464
12.4 쿼크: 혼돈 속의 질서 474
12.5 표준 모형과 대통일 이론 478
12.6 우주론 486
요약 492 ■ 핵심 개념 492 ■ 질문 493 ■ 연습 문제 495
부록 497
연습 문제 정답 504
찾아보기 514

이 책은 대학의 기초 물리학과정 이수하고자 하는 학생들을 위해 마련되었다. 그러나 우주의 물리적 자연현상에 호기심
을 가지고 이해하기 위한 갈증을 가진 모든 이들에게 도움을 줄 수 있도록 물리학의 다양한 정의들과 자연법칙, 원리들
뿐만 아니라 우리 주변에서 경험할 수 있는 물리현상들을 다루었다. 물리학에의 탐구 과정은 이 우주를 구성하고 있는
가장 작은 소립자들 그리고 그들의 상호작용과 그로 인한 에너지의 표출 등 미시적인 세계에서부터, 우리가 흔히 볼 수
있는 자동차의 충돌, 온 우주의 별들 사이에 작용하는 중력 등 은하들 사이의 상호작용을 다루는 거시적인 세계까지 이
르는 것이다. 실로 우주에서 벌어지는 별과 은하와의 충돌 시간은 20만 년에 불과한 인류 역사의 시간을 훌쩍 뛰어 넘는
것이다. 그러나 그것이 크던 작던 물리학의 원리와 작용은 매 순간 우리의 일상을 지배하고 있다. 즉 심장의 펌프작용에
의한 압력은 동맥과 정맥을 따라 피가 흐르게 하며, 신경 다발을 통해 흐르는 전기 신호는 근육을 수축시키고 우리의 눈
과 귀는 빛과 소리를 통해 외부 세계를 인지하는 것이다.
물리학은 일상적인 것으로 느껴졌던 현상 속에 숨어 있는 자연의 비밀을 보여줌으로써 우리의 지적인 호기심을 만족
시켜주기도 한다. 또한 물리학에는 핵분열 또는 핵융합과 같이 미래의 세상에 큰 영향을 줄 수 있는 정치적인 이슈가 포
함되기도 한다. 과학의 발전을 이끌어 왔던 남녀 과학자들의 중요한 발견들을 통해 우리는 과거와 연결되며 또한 과학
적 지식의 이해로 통하는 작은 오솔길을 발견하기도 한다. 개정판에는 이 모든 요소들을 종합하여 물리학의 원리들과 각
주제에 내포된 의미와 실제 상황 사이의 조화 등이 통일된 개념으로 만들어지기를 추구한다. 이를 위한 도구로 사용되
는 것들은 아주 기본적인 것들이다. 즉 표현된 정의, 수많은 사진들에 의한 시각화와 모형들, 도표와 그래프, 그리고 간
단한 수식들인데 이들은 물리학의 개념적인 측면을 실제적이고도 양적으로 표현하는 데 도움을 줄 것이다. 이러한 방법
을 통하여 독자들이 바로 우리가 알고 있는 물리적인 우주에 대한 정확한 이해와 어떻게 거기에 도달할 수 있었는지를
배우기를 바란다.

각 장들은 자세히 검토되어 정확하고 뜻이 분명하도록 수정되었다. 어떤 부분은 최신의 과학적 발견과 성취들이 반영되
도록 설명이 확대되었고 21세기 들어 그 응용 분야가 확대되거나 대중적인 관심이 된 물리적인 원리들에 대한 내용을 추
가하였다. 각 장들은 주된 주제가 분명히 드러나고 각 소주제들과의 관계가 보다 분명히 드러나도록 각 절로 분리하였다.
그림들은 최근의 상황과 현대 감각에 맞도록 최신의 기법으로 향상시켰다. 특히 벡터가 포함된 그림들에서 화살표 부분
을 더욱 진하고 색깔을 이용하여 그것이 확장되고 변화된 부분을 인식하기 쉽도록 하였다. 예제의 형식을 바꾸어 질문과
해답이 보다 분명히 설명되도록 하였고 해답부분을 음영 처리하여 돋보이도록 하였다.