2023년 5급 PSAT 언어논리 가책형 36번
바로 앞 문제 해설 인트로에 그거 풀고 긴장 풀렸었다고 썼는데, 그 여파가 바로 다음 문제인 이것에서 드러났다. 그냥 그리든가 했어야 하는데….
<차례>
-사고 및 풀이 과정
-객🌰적 난이도 및 코멘트
사고 및 풀이 과정
발문에서 "<실험>의 결과를 가장 잘 설명하는 것"을 물었으니 귀추법 유형이고, <실험> 섬이 하단에 있으니 그걸 먼저 보러 간다. 이때 <실험> 섬 바로 위의 짧은 문단 하나 정도는 체크해준다.
광센서의 열적 잡음과 양자 잡음의 상대적인 크기를 구하기 위해 다음 실험을 수행하였다.
<실 험>
실온에서 구조와 구성 물질이 다른 광센서 A와 B의 전체 잡음을 측정하고, 광센서의 온도를 높인 후 다시 두 광센서의 전체 잡음의 크기를 측정하였다. 실험 결과, 실온에서는 A와 B의 전체 잡음의 크기가 같았으나, 고온에서는 A의 전체 잡음의 크기가 B의 전체 잡음의 크기보다 컸다.
귀추법에서 중요한 건 실험 설계와 결과를 필기로 옮기는 것이고, 이때 뭐가 독립 변인이고 종속 변인인지를 찾아야 한다. 실험 전 먼저 측정(사전조사)한 게 "전체 잡음"이니 이쪽이 종속 변인이고, 처치한 게 "온도를 높이기"밖에 없으니 온도가 독립 변인이다. 실험 결과는 해설 이미지와 같이 부등식으로 빼 둔다.
실험에서는 전체만 다루었는데 바로 위 단락에서는 "열적 잡음"과 "양자 잡음"의 상대적 크기를 구하기 위한 실험이라고 했다. 아무래도 위 줄글의 사전 정보를 적절히 활용하면 이 실험 결과로부터 두 잡음의 상대적 크기를 추론해낼 수 있는 모양이다. 올라가서 "온도"와 "열적/양자"와의 관계를 알려주는 정보를 찾자. 이때 1문단은 실험 배경일 테니 일단 스킵하고 2문단부터 본다.
빛이 들어오지 않을 때 광센서에서 전자가 들뜬 상태로 전이하는 이유는 크게 두 가지이다. 하나는 열적 현상으로,
어쩌고저쩌고(정말 이렇게 받아들인다) 하는 이유로 처음 나온 게 "열적 현상"에 관한 것인데, 이게 아마 열적 잡음과 연결될 것 같다. 이때 나처럼 확신이 가득한 스타일이 아니라면 열적 현상과 열적 잡음의 관계를 찾아 시야를 넓혀 3문단을 봐도 된다.
광센서 내부의 원자 진동에 의해 원자에 속박된 전자 일부가 큰 에너지를 얻어 들뜬 상태로 전이하는 것이다. 이런 방식으로 들뜬 상태로 전이하는 전자의 수는 원자의 진동이 없는 절대 0도, 즉 －273 °C에서는 0이었다가 광센서의 절대 온도에 정비례하여 증가한다.
이러쿵저러쿵 어려운 설명이 나오는데 죄다 처리를 안 하고 쭉 간다. 어차피 필요한 건 "온도"와 "열적/양자"의 관계였고, 이 구체적인 설명은 중간 연결고리쯤 될 거라고 보는 거다. 쭉~ 가면 "광센서의 절대 온도에 정비례하여 증가한다"는 정보를 찾을 수 있다.
다른 하나는 양자 현상이다. 불확정성 원리에 의하면 광센서 내부의 전자 중 일부는 확률적으로 매우 큰 에너지를 가지게 되어 들뜬 상태로 전이한다. 이러한 현상의 발생 정도는 광센서의 종류에 따라 달라질 뿐, 광센서의 온도에 관계없이 일정하다.
다음 "양자" 쪽도 같은 태도로 본다. 이쪽은 온도와 관계없이 일정하다고 하니, 온도만 조작했던 <실험>에서는 "양자"가 변화하지 않았을 것이다.
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