[PSAT 기출] 2024 국가직 7급 언어논리 사책형 18번 해설 – 광검출기 광포화점 암전류

글쓴이 조나탕작성일자 카테고리 공무원, 7급, 7급 PSAT, 국가직, 7급 언어논리태그 , , , , , , , , ,

개요

다음은 2024년도 국가직 7급 PSAT 언어논리영역 사책형 18번 문제 해설이다.

문제

18. 다음 글의 실험 결과를 가장 잘 설명하는 것은?

광검출기는 빛을 흡수하고 이를 전기 신호인 광전류로 변환하여 빛의 세기를 측정하는 장치로, 얼마나 넓은 범위의 세기를 측정할 수 있는지가 광검출기의 성능을 결정하는 주요 지표이다.

광검출기에서는 빛이 조사되지 않아도 열에너지의 유입 등 외부 요인에 의해 미세한 전류가 발생할 수 있는데, 이러한 전류를 암전류라 한다. 그런데 어떤 광검출기에 세기가 매우 작은 빛이 입력되어 암전류보다 작은 광전류가 발생한다면, 발생한 전류가 암전류에 의한 것인지 빛의 조사에 의한 것인지 구분할 수 없다. 따라서 이 빛의 세기는 이 광검출기에서 측정할 수 없다.

한편, 광검출기에는 광포화 현상이 발생하는데, 이는 광전류의 크기가 빛의 세기에 따라 증가하다가 특정 세기 이상의 빛이 입력되어도 광전류의 크기가 더 이상 증가하지 않고 일정하게 유지되는 것을 뜻한다. 광포화가 일어나기 위한 빛의 최소 세기를 광포화점이라 하고, 광검출기는 광포화점 이상의 세기를 갖는 서로 다른 빛에 대해서는 각각의 세기를 측정할 수 없다. 결국, 어떤 광검출기가 측정할 수 있는 빛의 최소 세기를 결정하는 암전류의 크기와 빛의 최대 세기를 결정하는 광포화점의 크기는 광검출기의 성능을 결정하는 주요 지표이다.

한 과학자는 세기가 서로 다른 빛 A~D를 이용하여 광검출기 I과 II의 성능 비교 실험을 하였다. 이때 빛의 세기는 A>B>C이며 D>C이다. 광검출기 I과 II로 A~D 각각의 빛의 세기를 측정할 수 있는 경우를 ○, 측정할 수 없는 경우를 ×로 정리하여 실험 결과를 아래 표에 나타내었다.

빛

광검출기

 A B C D
I ○ ○ × ×
II × ○ × ○

① 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I과 II가 같고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

② 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

③ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 작고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

④ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 작고, 광포화점은 I이 II보다 크다.

⑤ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크고, 광포화점은 I이 II보다 크다.

 

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

빛의 세기는 A>B>C이며 D>C이다. C가 제일 작은 것은 확실하다. 문제는 C보다 빛의 세기가 큰 순서이다.

1) D > A > B > C인 경우

빛

광검출기

 D A B C
I × ○ ○ ×
II ○ × ○ ×

광검출기 I와 II는 빛 B의 세기를 측정할 수 있으므로, 빛 B의 세기는 광검출기 I와 II의 광포화점의 크기와 암전류의 크기 사이에 있다.

광검출기 II의 경우 빛 A는 측정할 수 없지만, 빛 D는 측정할 수 있다. 모순이 발생한다. 빛 A의 세기를 측정할 수 없다면 광포화점의 크기를 넘어섰다는 뜻이다. 그러므로 빛 D의 세기를 측정할 수 없다.

결국 빛 A의 세기는 빛 D의 세기보다 크다.

 

2) A > D > B > C인 경우

빛

광검출기

 A D B C
I ○ × ○ ×
II × ○ ○ ×

광검출기 I의 경우 빛 D는 측정할 수 없지만, 빛 A는 측정할 수 있다. 모순이 발생한다.

그러므로 빛 B의 세기가 빛 D의 세기보다 크다.

3) A > D > B > C인 경우

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

광검출기 I가 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 빛 B까지이다. 빛 D와 빛 C는 검출할 수 없다.

광검출기 II가 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 빛 D까지이다. 빛 C는 검출할 수 없다. 또한 광검출기 II 검출할 수 있는 빛의 최대 세기는 빛 B까지이다. 빛 A는 검출할 수 없다.

 

① 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I과 II가 같고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 다르다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

 

② 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 광포화점은 I이 II보다 크다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

 

③ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 작고, 광포화점은 I이 II보다 작다.

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

 

④ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 작고, 광포화점은 I이 II보다 크다.

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크다.

따라서 보기의 내용은 옳지 않다.

 

⑤ 두 광검출기가 각각 검출할 수 있는 빛의 최소 세기는 I이 II보다 크고, 광포화점은 I이 II보다 크다.

빛

광검출기

 A B D C
I ○ ○ × ×
II × ○ ○ ×

따라서 보기의 내용은 옳다.

 

정답은 ⑤번이다.

 

관련 문서

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