전자기파
1. 전자기파의 발생기구에 따른 분류
•
장파, 라디오파 (방송파): LC회로 (Maxwell 고전 전자기이론)
• 가시광, x선, 감마선 : 원자 또는 핵 (양자물리학
이론)
p. 1109
Department of Physics
빛
전자기파; electromagnetic wave p. 1108
2. 방송파의 발생과 전파
EM fields at Plooking back toward LC oscillator
1
LC
( ) q t
( )
q t
( )
0sin( ) q t Q t
0
0 2
( ) cos( ) sin(
( , ), ( , )
)
i t Q t
E r r
t
B t I
t
Department of Physics
3. 전자기파의 특성
• 전파속력:
• 전자기장 벡터
1. 방향:
2. 위상: E와 B는 조화진동하며 3. 진폭:
0 0
299, 792, 458
1 [m/s]
c
( )
( ) / /
E B E B
전자기파
전파방향 는 횡파 전파방향
m m
( , )
( , ) sin( )
sin( );
/ =1/
E x t E kx t
B
B x t B kx t E c
m
m
=
=
•
변위전류 생성->
자기장 유도•
전기장 유도Department of Physics
KBS1-Busan ~ 891kHz
KBS1-Busan 송신탑 높이~ 84m
890
8 3
3 10 m/s 891 10 Hz 337m c
f
/ 4 84 m
Department of Physics
Fa rada
: y
d B
E ds
dt∮ 유도법칙
amplitu de ratio cos( )
cos( )
m
:
m
E x m B
m E
B t
k
k E kx t
B kx t
c
Traveling EM Wave
1. ( ) -
2. ( )(
dtd)
dBdtdE dB
dx dt
E B
x t
E dE h Eh hdE B h d
lhs
r hs x hdx
( , ) sin( )
B x t = B m kx t
전기장을 유도
p. 1112
0 0 ddtE
: Maxwell B ds
∮ 유도법칙
0 0 0
0 0
0
0 0
1 1
( / )
c= 1
cos( )
c
wave spe
os( )
: ( e d )
m m
E B B
x m E
t m
k c
k B kx t
E kx t
c
0 0 0 0
0 0 0 0
1. ( )
2. ( )( ) -
d dE
dt dt
dB dE
dx dt
B E
x t
B dB h Bh hdB E h d
lhs
rhs x hdx
자기장을 유도
( , ) sin( )
E x t = E m kx t
Speed of light is independent of the speed of an observer !!!
0 0
1 1
4 4
E E
k k
0
0
1 1
4 4
M
M
k k
2
8
9 2
7
8.99 10 N m /C = 10 T m/[C/sec]
3 10 m/sec
E M
c k
k
Department of Physics
Mathematical Description of Travelling EM Waves
m
sin
E E kx t
m
sin
B B kx t
Wave Speed:
0 0
c 1
Wavenumber: 2
k
Angular frequency: 2
Vacuum Permittivity:
0Vacuum Permeability:
0All EM waves travel at c in vacuum
Magnitude Ratio:
E t c B t
Amplitude Ratio:
mm
E c
B
0
1
2
: Poynting vector / W
[ /m ] Energy time Power
S area ar a
S E
e
B
순간 순간
파원까지의 거리에 따른 세기 변화:
*
전자기파에 실려서 옮겨지는 에너지 흐름율과 흐름방향을 나타냄에너지 수송과 포인팅벡터
2 2
2 0 0
0 0
2
0 0
1
22 2
2
1 [ ]
2
2
2B E
E c c B
S B
c
E e c E
= = =
em +
m m =
= m
p. 1116
2 2 2
0 0
1 1 1
sin ( )
m
2
mI S E kx t E
c c
Department of Physics
F p
t
운동량
power energy/time area area
U t
I A
, 세기
p U
c
운동량
=
p
U U
Fc
P F c
t
v t
t
운동량
(= ,일률)
U IA t
EM waves have linear momentum as well as energy light can exert pressure
Radiation Pressure,복사압력
U IA
p t
c c
운동량
: 복사 에너지가 U
만큼 완전흡수 되는 경우Radiation Pressure; 복사압력
2 rms 0
rad
rad
rad
total absorption;
:
for
R
* ADIATION PRESSURE (
for back
tota l r eflect io alo ng the p
) 1
2 at
n h
p
p I I S E
c p
F
c
c A
I
(
Please read pp. 1095-1097 by yourself.)
of an object thru radiati
momentum gain on absorption
U I A
p t
c c
운 동 량
: 복사 에너지가 U
만큼 완전흡수 되는 경우incident
S
p
incident
S
reflected
S
p
p. 1119
Department of Physics
EM waves have linear momentum as well as energy light can exert pressure
Radiation Pressure,복사압력
Jet Propulsion Laboratory's
incredible video
Department of Physics
편광; Polarization
정의
p. 1121
코사인 규칙
편광기
검광기
Department of Physics
• 편광방향이 같은 경우 (모두 수직임)
• 편광방향이 직교하는 경우
반사(reflection)와 굴절(refraction) p. 1126
Department of Physics
Reflection Refraction
1
'
1
2
sin
2 1sin
1n n
Snell’s law
Department of Physics
For light going from n 1 to n 2,
• n 2 = n 1 2 = 1
• n 2 > n 1 2 < 1 , light bent towards normal
• n 2 < n 1 2 > 1 , light bent away from normal
2
sin
2 1sin
1n n
(dispersion)
Department of Physics
Chromatic Dispersion(색의 분산)
prism
or bad
(e.g., chromatic aberration in lenses)lens
Chromatic dispersion can be good (e.g., used to analyze wavelength composition of light)
p. 1128 보기문제
Department of Physics
전반사; Total Reflection p. 1132
Department of Physics
1. Brewster Reflection
반사광선과 굴절광선이 90도를 이루면, 편광 방향이 입사평면에 대하여 나란한 빛은 전혀 반사되지 않는 현상. 이때 반사광의 편광 방향은 입사평면에 수직임.
반사를 통한 편광
(Brewster angle)