펨토초

펨토초(Femtosecond)는 국제단위계(SI)에서 10⁻¹⁵ 또는 1⁄1 000 000 000 000 000 초에 해당하는 시간 단위이다. 즉, 1000조분의 1초 또는 10억분의 1의 100만분의 1초이다.^[1]

펨토초
단위의 종류	SI
측정 대상	시간
기호	fs
단위 환산
1 fs ▼	... 동등 환산값 ...
SI 단위	10−15 s

펨토초가 1초에 대해 갖는 비율은 1초가 약 3169만 년에 대해 갖는 비율과 같다.

예를 들어, 빛은 1 펨토초 동안 약 0.3 μm(마이크로미터)를 이동하는데, 이는 바이러스의 직경과 비슷한 거리이다.^[2] 펨토초 측정을 처음 수행한 사람은 이집트의 노벨상 수상자인 아메드 즈웨일이며, 그는 1999년에 이 공로로 노벨 화학상을 수상했다. 즈웨일 교수는 레이저를 사용하여 펨토초 규모에서 입자의 움직임을 측정했으며, 이를 통해 화학 반응을 최초로 관찰할 수 있게 되었다.

펨토초(femtosecond)라는 단어는 SI 접두어인 펨토(femto)와 SI 단위인 초(second)로 구성된다. 기호는 fs이다.^[3]

1 펨토초는 1000 아토초 또는 1/1000 피코초와 같다. 다음 상위 SI 단위는 1000배 크므로, 10⁻¹⁴초 및 10⁻¹³초의 시간은 일반적으로 수십 또는 수백 펨토초로 표현된다.

• 분자동역학 시뮬레이션의 일반적인 시간 단계는 1 fs 정도이다.^[4]
• 가시광선 빛 파동의 주기는 약 2 펨토초의 지속 시간을 갖는다. ${\displaystyle {\lambda \over {c}}={600\times 10^{-9}~{\rm {m}} \over 3\times 10^{8}~{\rm {m}}~{\rm {s}}^{-1}}=2.0\times 10^{-15}~{\rm {s}}}$ 정확한 지속 시간은 광자의 에너지에 따라 달라지며, 이는 색상을 결정한다. (파동-입자 이중성 참고) 이 시간은 빛이 해당 거리를 이동하는 데 걸리는 시간을 결정하기 위해 빛의 파장을 빛의 속력(약 3×10⁸ m/s)으로 나누어 계산할 수 있다.^[5]

가시광선 스펙트럼의 색상^[6]

색상		파장 구간	주기 구간
	빨강	~ 700–635 nm	~ 2.3–2.1 fs
	주황	~ 635–590 nm	~ 2.1-2.0 fs
	노랑	~ 590–560 nm	~ 2.0–1.9 fs
	녹색	~ 560–520 nm	~ 1.9–1.7 fs
	시안	~ 520–490 nm	~ 1.7–1.6 fs
	파랑	~ 490–450 nm	~ 1.6–1.5 fs
	보라	~ 450–400 nm	~ 1.5–1.3 fs

예시

• 46 fs – 알려진 가장 빠른 화학 반응(물의 방사선 분해로 H₂O⁺ 이온이 생성되고, 이는 빠르게 반응하여 하이드로늄 이온(H₃O⁺)과 짧은 수명의 하이드록실 라디칼(•OH)이 된다)^[7]
• 200 fs – 평균적인 화학 반응 (예: 눈의 안료가 빛에 반응하는 것)^[5]
• 300 fs – 아이오딘 분자 내 원자의 진동 지속 시간^[8]

같이 보기

• 펨토화학
• 펨토초 펄스 성형
• 초고속 레이저 분광학
• 모드 잠금
• 마이크로초
• 밀리초
• 나노초
• 크기 정도 (시간)
• 아메드 즈웨일