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Ch. 34 전자기파

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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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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

slide2
34.1 변위전류와 앙페르 법칙의 일반적 형태
  • 앙페르법칙

 전기장이 시간에 따라 일정할 때만 유효

  • 전기장을 포함하는 앙페르법칙?

축전기의 충전과정을 고려하자

slide3
S2 를 통과하는 전기선속
  • 대체전류(Displacement current)
  • Generalized Ampere’s law

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

slide5
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

slide6
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.

slide10
파동방정식
  • 비교에 의해 전자기파의 속력이 광속과 같음을 알 수 있다
  • 파동방정식의 해
slide13
전자기파의 파장과 진동수
  • 각 순간에 전자기파의 자기장의 크기에 대한 전기장의 크기의 비는 빛의 속도와 같다.
slide14
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.
slide15
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)

slide16
전자기파의 세기; S를 하나 또는 그 이상의 주기에 대하여 계산한 시간 평균 파의 세기
  • 순간 에너지 밀도
slide17
전체 순간 에너지 밀도 (total instantaneous energy density)

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

slide18
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
slide20
예제 34.3 레이저 포인터의 압력
  • 예제 34.4 태양 에너지
slide21
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
slide25
중요!
  • 전자기장의 발생메카니즘
slide26
한 학기 동안

수고 많았습니다……...