34 - 34장 전자기파 34-1 맥스웰의 무지개...

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Unformatted text preview: 34장. 전자기파 34-1 맥스웰의 무지개: 전자기파의 분류 34-2,3 전자기파 1. 전자기파의 발생기구에 따른 분류 • 장파, 라디오파(방송파) • 가시광, x-선, 감마선 LC회로: 고전 전자기학 이론 원자 또는 핵: 양자물리학 이론 2. 라디오파의 발생과 전파 1) LC 발진기 = 교류전류 공급원 2) 안테나(전자기파 방출원) = 진동 전기쌍극자 3) 안테나가 방출하는 전자기파의 시․공간적 변화 ① 관측점 P에서의 시간적 변화 ② 진행방향에 따른 공간적 변화 3. 전자기파의 특성 1) 전파속도: c= 1 ≡ 299,792,458m/s ε 0μ 0 (진공에서) 2) 전자기장 벡터 ① 방향: ( E ⊥ B ) ⊥ 진행방향 ⇒ 전자기파는 횡파 E × B // 진행방향 ② 위상: E 와 B는 조화함수꼴로 진동하며, 위상이 같음 ③ 진폭: E = E m sin ( kx - ωt ) B = B m sin ( kx - ωt ) Bm 1 = c Em 34-4 에너지 수송과 포인팅 벡터 1. 포인팅 벡터 (Poynting vector) 1) 정의 S≡ 1 E× B μ0 1 1 2 EB = E μ0 cμ 0 2) 내용: 전자기파에 실려 옮겨지는 에너지 흐름의 크기와 방향 크기: S = 방향: 전자기파의 진행방향 2. 전자기파의 세기 (intensity) 1) 정의 I≡ S = 1 11 2 2 2 E m sin ( kx - ωt ) = Em cμ 0 2 cμ 0 2) 거리에 대한 변화 I= Ps 4πr 2 34-6 편광 1. 기본용어 1) 진동면: 전기장 벡터를 품는 평면 2) 편광방향: 전기장 벡터의 진동방향 2. 편광상태에 따른 빛의 분류 1) 자연광(비편광) 2) 편광(완전편광) 3) 부분편광 편광방향이 수시로 불규칙하게 바뀜 편광방향이 일정하거나 규칙적으로 바뀜 편광 + 자연광 3. 편광판 (polarizing sheet) 1) 특성 어느 한 방향의 선편광 성분을 선택적으로 투과시킴 2) 밝기 투과도 E y = E 0 cos θ 3) 활용 ① 자연광을 선편광으로 바꾸기 ② 선편광의 편광방향 바꾸기 ⇒ I = I 0 cos θ 2 I= 1 I 20 I = I 0 cos θ 2 34-7 반사와 굴절 1. 기하광학 1) 정의: 빛을 광선으로 근사하여 전파특성을 살펴보는 광학분야 θ 1 : 입사각 θ' 1 : 반사각 θ 2 : 굴절각 2) 기하광학의 법칙: 기하광학적 근사에서의 광선의 진행에 관한 법칙 ① 직진의 법칙 ② 반사의 법칙 ③ 굴절의 법칙 θ' 1 = θ 1 n 2 sin θ 2 = n 1 sin θ 1 ( n 1, n 2 : 굴절율) 2. 굴절율 1) 매질의 굴절율 (나트륨등의 파장 589nm인 빛에 대한) 매질 진공 공기(표준조건) 물( 20 oC ) 에틸알코올 설탕물(30%) 용융석영 굴절율 1.0 1.00029 1.33 1.36 1.38 1.46 매질 크라운 유리 폴리스티렌 이황화탄소 플린트 유리 사파이어 다이아몬드 굴절율 1.52 1.55 1.63 1.65 1.77 2.42 2) 분산 ① 정의: 매질의 굴절율은 빛의 파장에 따라서 다른 것 ② 결과: 빛의 파장(색깔)에 따라 광선의 굴절방향이 달라짐 ⇒ 무지개 34-8 전반사 1. 정의 빛이 굴절율이 높은 매질에서 낮은 매질로 들어갈 때 ( n 1 > n 2 ), 그 경계면에서 빛이 모두 반사되는 현상 2. 조건 1) n 1 > n 2 2) θ 1 > θ c (입사각이 임계각 θ c 보다 커야 함) θ c = arcsin n2 n1 (⇐ n 1 sin θ c = n 2 sin 90 o ) 3. 응용 전반사 프리즘, 광섬유, 광도파로 등 34-9 반사에서의 편광효과 1. 브루스터 반사의 정의 반사광선과 굴절광선이 90도를 이룰 때, 편광방향이 입사평면에 대해 나란 한 빛은 전혀 반사되지 않는 현상 (따라서 이 때 반사되는 빛은 편광방향이 입사평면에 대해 수직) 2. 브루스터각 θ B o 1) 정의: θ B + θ r = 90 2) 계산: 굴절법칙과 θ B 의 정의에서 n 1 sin θ B = n 2 sinθ r = n 2 sin ( 90 o - θ B ) = n 2 cosθ B θ B = arctan n2 n1 ※ 유리(n = 1.57)에서의 브루스터각 θ B, 유리 θ B, 유리 = arctan 1.57 = 57.5 o ...
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