2026 5급 PSAT 언어논리 나책형 16번 해설 – 라만 산란 신호, 화학적 증강

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문제

16. 다음 글의 ㉠을 약화하는 것만을 <보기>에서 모두 고르면?

매질을 통과하며 산란된 빛의 대부분은 원래의 에너지를 유지하지만 일부는 원래의 빛의 에너지보다 적은 에너지를 가질 수 있다. 이는 빛이 분자와 충돌하면서 분자의 특정 부분을 진동시키며 에너지를 잃기 때문이다. 분자의 진동 에너지는 분자의 결합 구조에 따라 결정되므로, 산란된 빛이 에너지를 잃은 정도를 분석하면 분자의 결합 구조를 알 수 있고 더 나아가 분자를 구성하는 원자의 종류도 알 수 있다. 이 방법이 라만 산란 분광법이고 분자의 종류를 특정하는 주된 수단이다. 그러나 입사한 빛의 소량만이 분자의 진동에 참여하므로 라만 산란 신호의 세기는 작은 편이다. 하지만 이러한 분자를 크기가 매우 작은 나노 스케일의 금속 입자에 부착하면 라만 산란 신호의 세기가 비약적으로 향상되는 것이 밝혀졌다.

이러한 신호 증강의 원인 중 하나는 금속에 존재하는 전자가 분자로 이동하면서 빛과 분자 사이의 상호작용이 증강되기 때문이다. 이와 같은 이유로 라만 산란 신호가 커지는 것을 화학적 증강이라 한다. 한편, 금속 나노 입자 주변에 빛이 집속되어 분자 주변에 상호작용이 가능한 빛 입자가 많아지는 것도 라만 산란 신호 증강의 원인으로 꼽히는데, 이를 전자기적 증강이라 한다. 전자기적 증강은 빛이 집속되는 정도가 높을수록 커진다. 금속의 종류에 따라 빛의 집속도가 최대가 되는 금속의 크기가 있으며 이 크기에서 벗어날수록 집속도가 감소한다. 또한 같은 크기의 나노 입자라도 표면이 거칠수록 집속도가 커지며 구형보다는 성게 모양과 같이 뾰족한 부분이 많은 형태가 더 큰 집속도를 나타낸다. 라만 산란 신호의 증강은 전자기적 증강과 화학적 증강의 합으로 이루어진다.

동일한 종류의 금속 나노 입자 A, B, C에 같은 양의 특정 분자를 부착하고 같은 세기의 빛을 비추었을 때, 라만 산란 신호 세기가 큰 것부터 차례로 나열하면 A, B, C이었다. 이를 바탕으로 ㉠화학적 증강은 금속 A에서 가장 작다는 주장이 제기되었다.

<보 기>

ㄱ. A는 성게 모양이고 B와 C는 구 모양이며 A, B, C의 크기와 표면 거칠기는 동일하다.

ㄴ. A, B, C는 모두 구형이며 크기가 동일하고 A가 가장 매끄럽고 C가 가장 매끄럽지 않으며 B는 중간이다.

ㄷ. A, B, C는 모두 표면 거칠기가 서로 같은 구형이고 반지름의 크기는 B가 가장 작고 C가 가장 크며 A는 중간이다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

라만 산란 신호의 증강 = 전자기적 증강 + 화학적 증강

전자기적 증강에 영향을 주는 원인에 대해서는 자세히 설명되고 있지만, 화학적 증강에 영향을 주는 원인에 대해서는 자세히 언급되지 않는다.

라만 산란 신호 세기가 큰 것부터 차례로 나열하면 A, B, C이었다. 이를 바탕으로 ㉠화학적 증강은 금속 A에서 가장 작다는 주장이 제기되었다.

화학적 증강은 금속 A에서 가장 작다는 주장이 약화되기 위해서는 전자기적 증강이 금속 A에서 가장 크지 않다는 근거가 제시되어야 한다.

라만 산란 신호의 증강이 전자기적 증강과 화학적 증강의 합이기 때문이다.

	A	B	C
화학적 증강	1?	2	2
전자기적 증강	4?	2	1
라만 산란 신호 세기	5	4	3

만약 A의 라만 산란 신호 세기가 가장 크고, 이를 바탕으로 화학적 증강이 A에서 가장 작다는 주장이 제기되었다고 하자. 그렇다면 A의 전자기적 증강은 가장 클 수밖에 없다.

	A	B	C
화학적 증강	3?	1	1
전자기적 증강	2?	3	2
라만 산란 신호 세기	5	4	3

그런데 만약 A의 전자기적 증강이 가장 크지 않다는 근거가 제시된다면 A의 화학적 증강이 가장 작다는 주장이 약화될 수밖에 없다.

ㄱ. A는 성게 모양이고 B와 C는 구 모양이며 A, B, C의 크기와 표면 거칠기는 동일하다.

같은 크기의 나노 입자라도 표면이 거칠수록 집속도가 커지며 구형보다는 성게 모양과 같이 뾰족한 부분이 많은 형태가 더 큰 집속도를 나타낸다.

A는 성게 모양이고 B와 C는 구 모양이기 때문에 금속 A에서 더 큰 빛의 집속도를 나타낸다.

반면 A, B, C의 크기와 표면 거칠기는 동일하므로 변인이 되지 않는다.

보기에 내용대로라면 금속 A에서 가장 큰 전자기적 증강이 나타난다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

ㄴ. A, B, C는 모두 구형이며 크기가 동일하고 A가 가장 매끄럽고 C가 가장 매끄럽지 않으며 B는 중간이다.

같은 크기의 나노 입자라도 표면이 거칠수록 집속도가 커지며 구형보다는 성게 모양과 같이 뾰족한 부분이 많은 형태가 더 큰 집속도를 나타낸다.

A, B, C는 모두 구형이며 크기가 동일하므로 변인이 되지 않는다.

A가 가장 매끄럽고 C가 가장 매끄럽지 않으며 B는 중간이라면, 금속 C의 빛의 집속도가 가장 크다. 금속 A가 가장 매끄럽기 때문에 빛의 집속도는 가장 작다.

그러므로 금속 A에서 가장 작은 전자기적 증강이 나타난다.

금속 A의 라만 산란 신호의 세기가 가장 크다고 했으므로, A에서 가장 작은 전자기적 증강이 나타난다면 화학적 증강이 가장 작다는 주장은 약화된다.

따라서 보기의 내용은 옳다.

ㄷ. A, B, C는 모두 표면 거칠기가 서로 같은 구형이고 반지름의 크기는 B가 가장 작고 C가 가장 크며 A는 중간이다.

금속의 종류에 따라 빛의 집속도가 최대가 되는 금속의 크기가 있으며 이 크기에서 벗어날수록 집속도가 감소한다. 또한 같은 크기의 나노 입자라도 표면이 거칠수록 집속도가 커지며 구형보다는 성게 모양과 같이 뾰족한 부분이 많은 형태가 더 큰 집속도를 나타낸다.

동일한 종류의 금속 나노 입자 A, B, C

A, B, C는 모두 표면 거칠기가 서로 같은 구형이므로, 이는 변인이 되지 않는다.

A, B, C의 금속 종류는 동일하기 때문에 빛의 집속도가 최대가 되는 금속의 크기가 있다. A, B, C의 반지름은 서로 다른데, 어떤 크기에서 빛의 집속도가 최대가 되는지 파악할 수 없다.

그러므로 A, B, C의 전자기적 증강 크기를 알 수 없다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

정답은 ②번이다.

문제

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