2023.07.13

Topic: 전자기파

전자기학에 대한 내용이 끝났고 다음은 광학에 관한 이야기. 빛을 다루는 분야이다보니, 먼저 그 빛의 본질인 전자기파에 대해 다루었다. 물론, 초반부는 반은 전자기학 내용이지만.

간단히 전자기파는 한 지점에서 지나가는 동안 시간에 따라 전기장과 자기장의 크기와 방향이 바뀌는 것을 특징으로 갖고 있다. 이를 기술하기 쉬운 평면파로 생각할 수 있는데(파동의 곡률이 굉장히 작다고 가정하자) 이는 전기장-자기장의 방향을 파동의 이동방향에 대해 항상 수직이며, 두 전기장-자기장의 외적은 항상 전자기파의 진행방향과 같다는 것을 의미한다. 이를 사인 모양으로 나타낼 수 있는 것은 당연하 이야기가 될 것이며, 간략하게 E(B)=E_m(B_m)sin(kx-omega*t)로 나타낼 수 있다. 이때 오메가와 k는 각각 파동의 각진동수와 각파동수를 의미한다. 이 파동들의 성분은 독립적으로 존재할 수 없다.

이전을 생각해보았을 때, 파동의 속력은 각진동수/각파동수로 나타낼 수 있다. 이를 통해 광속을 구할 수 있게 되며, 유도는 다음과 같다. 이는 진폭의 비와도 같은 값을 갖는다. 이는 유도 전기장과 유도 자기장의 정량적 계산을 통해 유도될 수 있다.

다음은 Poynting 벡터에 대해 다루었다. 이 벡터는 전자기파의 에너지 수송률을 나타내는 값이다. 이를 순간적인 에너지 흐름율로 바꿀 수도 있다. 물론, 구면과 같은 경우 그것의 반경의 제곱에 강도는 반비례로 감소하게 된다.

복사압의 내용도 전부/일부 흡수, 완전/불완전 반사로, 유도가 어렵지 않으니 잘 기억해보자.

편광도 어느 축에 따라 통과/흡수가 되는지 익힐 수 있던 부분이었다. 이에 대한 코사인 규칙이 존재한다.

반사-굴절의 경우 간단히 스넬의 법칙, 굴절율에 대해 잘 알아두자.