Chapter 32 전자기파
32 장의 목표 Maxwell 방정식과 전자기파 살펴보기 Sine 형 전자기파의 학습 물질을 지나는 전자기파 살펴보기 전자기파의 에너지와 운동량 계산하기 파의 합성, 전자기파 정상파의 형성 알아보기
32.1 맥스웰 방정식과 전자기파 전자기학의 정립에 Ampere 와 Faraday 뒤를 이어 James Clark Maxwell이 있었다. 그는 Gauss, Ampere, Faraday 법칙 등을 함께 넣어 전자기파를 이해할 수 있는 네 개의 방정식으로 정리하였다 맥스웰 방정식의 예측: 전자기파의 존재, 빛은 전자기파의 일종
낮은 에너지와 작은 진동수(라디오와 TV) 로부터 높은 에너지와 큰 진동수(감마선)로 나타내었다 전자기 스펙트럼 파장이 길면 진동수는 작다 낮은 에너지와 작은 진동수(라디오와 TV) 로부터 높은 에너지와 큰 진동수(감마선)로 나타내었다 파장 (m) 라디오 TV 적외선 엑스선 마이크로파 자외선 감마선 가시광선 진동수 (Hz) 빨강 주황 노랑 녹색 파랑 보라
가시광선 스펙트럼 전체 전자기파 스펙트럼에 대해 가시광선 스펙트럼은 아주 좁은 영역이다 가시광선은 700 nm 의 적색 빛으로부터 400 nm의 보라색 빛까지에 걸쳐있다 표 32.1 가시광선의 파장 보라 파랑 녹색 노랑 오랜지 빨강
횡파: 와 는 수직이고 전파방향( )에 대해서도 수직 E = cB 진공속에서 일정한 속력 c를 가지고 진행 매질이 필요 없음 전자기파의 특징 횡파: 와 는 수직이고 전파방향( )에 대해서도 수직 E = cB 진공속에서 일정한 속력 c를 가지고 진행 매질이 필요 없음 전자기파에 대한 오른손법칙: ① 오른손 엄지가 파동의 진행방향을 가리키도록 한다 ② 손가락이 구부러지는 방향으로 전기장 벡터를 90o 회전한다. 그 방향이 자기장 방향이다. 진행방향 = 의 방향
32.3 Sine 형 전자기파 평면파 형태의 전자기파 전기장과 자기장은 서로 수직이며 하나의 벡터면 편광에 대해서 생각하면 파원에서 충분히 멀리 있을 때 sine 형 파동으로 표현할 수 있다 넓은 면을 통과해나가는 파들은 여러 방향으로 퍼져 나간다… 전자기파의 발생원 …그러나 작은 면을 통과하는 파들은 거의 같은 방향으로 진행한다, 그래서 이들은 평면파로 취급할 수 있다.
Sine 형 전자기파 진공 중 전자기파 유전체 내 전자기파의 속력 파동은 +x-방향으로 진행하며 의 방향과 동일 y-성분만 있음 z-성분만 있음 유전체 내 전자기파의 속력
전자기파의 본질과 운동 레이저 빔의 전기장과 자기장 보기 32.1 1.5 MV/m, 10.6 mm CO2레이저의 전기장과 자기장 표현? 전기장, 자기장의 진폭 y-성분만 있음 z-성분만 있음
보기 32.1 파수와 각진동수 전기장 자기장
32.4 전자기파의 에너지와 운동량 전자기파의 총 에너지밀도: 전자기파의 에너지 흐름률 : Poynting 벡터 정지 면과 dt 후 파면 사이의 공간에는 dU = u Ac dt 의 전자기 에너지가 있다 Poynting 벡터 정지면 dt 후의파면
보기 32.3 Sine 형이 아닌 파의 에너지 보기 32.3 E = 100 V/m = 100 N/C 일 때 자기장, 에너지 밀도 u, 단위면적당 에너지 흐름률?
연습문제 (32.2) 사인 꼴 전자기파