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Ch. 34 전자기파. 전자기파의 존재 , 예언 ; Maxwell 전자기파의 발생 , 검출 ; Hertz 빛과 전자기학의 통합 전자기파가 가지는 광범위한 주파수 영역 X- 선 가시광선 라디오파 적외선. 34.1 변위전류와 앙페르 법칙의 일반적 형태. 앙페르법칙  전기장이 시간에 따라 일정할 때만 유효 전기장을 포함하는 앙페르법칙 ? 축전기의 충전과정 을 고려하자. S 2 를 통과하는 전기선속 대체전류 (Displacement current)

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Ch. 34 전자기파

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Presentation Transcript


Ch 34

Ch. 34 전자기파

  • 전자기파의 존재, 예언;

    Maxwell

  • 전자기파의 발생, 검출;

    Hertz

  • 빛과 전자기학의 통합

    전자기파가 가지는 광범위한 주파수 영역

    X-선

    가시광선

    라디오파

    적외선


Ch 34

34.1 변위전류와 앙페르 법칙의 일반적 형태

  • 앙페르법칙

     전기장이 시간에 따라 일정할 때만 유효

  • 전기장을 포함하는 앙페르법칙?

    축전기의 충전과정을 고려하자


Ch 34

  • S2 를 통과하는 전기선속

  • 대체전류(Displacement current)

  • Generalized Ampere’s law

자기장은 전도 전류와 시간에 따라 변하는 전기장 둘 다에 의해서 발생된다.


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34.2 맥스웰의 방정식과 헤르츠의 발견


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헤르츠의 전자기파 발생

  • 유도코일전압상승

  • 송신기(LC회로);

    방전 공기를 이온화높은 진동수의 진동복사

  • 수신기(RLC회로);

    주파수 조절 같은 주파수에서 스파크 발생

    수신기에 유도된 진동하는 전류는 송신기에서 복사된 전자기파


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34.3 평면전자기파

  • 맥스웰의 셋째와 넷째 방정식을 결합해서 얻은 이차 미분 방정식을 풀어서 전자기파의 성질을 유도할 수 있다. x축 방향으로 진행하는 전자기파를 고려하자.

전기와 자기장이 서로 직교하는 한 쌍의 축에 평행한 방향을 향하게 제한된 이런 파들을 선형 편광파(linearly polarized waves)라고 한다.


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파동방정식

  • 비교에 의해 전자기파의 속력이 광속과 같음을 알 수 있다

  • 파동방정식의 해


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  • 전자기파의 파장과 진동수

  • 각 순간에 전자기파의 자기장의 크기에 대한 전기장의 크기의 비는 빛의 속도와 같다.


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전자기파의 성질

  • 맥스웰의 3,4번째 방정식의 해는 파동 형태이며 E와 B둘 다 파동 방정식을 만족시킨다.

  • 전자기파들은 진공 속을 빛의 속력으로 진행한다.

  • 평면 전자기파의 전기장과 자기장 성분들은 서로 수직하고 파의 진행 방향에도 수직이다. 두번째 성질을 전자기파는 횡파라고 표현할 수도 있다.

  • 진공 속의 E와 B의 크기는 E/B=c의 관계를 만족한다.

  • 전자기파는 중첩의 원리를 만족한다.


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34.4 전자기파가 운반하는 에너지

  • Poynting vector (포인팅 벡터); 전자기파는 에너지를 운반하며, 공간을 진행하는 중 물체를 만나면 에너지를 전달  전자기파의 에너지 흐름률

    (에너지가 단위면적을 투과해서 흐르는 순간 비율)


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  • 전자기파의 세기; S를 하나 또는 그 이상의 주기에 대하여 계산한 시간 평균 파의 세기

  • 순간 에너지 밀도


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  • 전체 순간 에너지 밀도 (total instantaneous energy density)

    (전자기파의 세기는 평균에너지 밀도에 빛의 속력을 곱한 것과 같다.)


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34.5 운동량과 복사압

전자기파는 에너지 뿐만 아니라 선형 운동량도 전달한다.

 이 운동량이 어떤 표면에 흡수되면 그 표면에 압력이 작용한다.

가정:전자기파가 표면에 수직하여 입사, 시간 ∆t동안 전체 에너지 U를 전달한다

  • Maxwell 이 전체 운동량(momentum)은


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  • 완전반사체의 복사압(입사+반사)

  • 복사압 측정 장치


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  • 예제 34.3 레이저 포인터의 압력

  • 예제 34.4 태양 에너지


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34.6 안테나에서의 전자기파의 발생

  • 전자기파의 발생기구에 따른 분류

    장파, 라디오파(방송파)      LC회로: 고전 전자기학 이론

    가시광, x-선, 감마선        원자 또는 핵: 양자물리학 이론

  • 반파 안테나를 이용한 전자기파의 발생과 전파


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34.7 전자기파의 스펙트럼


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중요!

  • 전자기장의 발생메카니즘


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한 학기 동안

수고 많았습니다……...


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