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일반물리학 - 전자기파 조사
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●전자기파의 원리
전자기파
맥스웰 방정식은 전기장의 변화가 자기장을 생겨나게 하고, 이 자기장의 변화는 다시 전기장을 만들 수 있다는 것을 보여주고 있다. 따라서 그들의 원천인 전하나 전류가 없어지더라도 하나의 변화가 다른 하나를 유발시켜서 스스로 생명력을 가지고 공간상을 전파하는 파동이 될 수 있는 가능성이 있다. 이에따라 맥스웰는 자기가 새로이 구성한 네개의 방정식을 연립시켜 전기장이나 자기장이 만족하는 다음의 파동방정식을 유도할 수 있었다.
이 방정식의 형태는 이미 그 이전에 음파나 물결파, 줄의 파동 등에서 파동방정식이라고 잘 알려저 있었다. 여기서 이 파동이 전파하는 속력은 로서 이미 전자기에서 알려진 의 값으로부터 이 속력을 계산해 보니 당시 상당히 정확하게 측정되었던 빛의 속력과 거의 같음을 알았다.
빛의 파동성이 영이나 프레넬 등에 의해 거의 규명되는 시점에서 이는 파동성을 확정짓는 겨기가 되었다. 이제부터의 관심은 전자기적인 원리로 이 전자기파를 발생시키는 것이었다. 맥스웰이 이를 예견하고 48세를 일기로 죽은지 8년만에 헤르츠(H. Hertz)에 의해 인공적인 전자기파가 만들어져서 무선통신의 시대를 열게 되었다.
인공 전자기파의 발생
1885년으로부터 1889년에 독일의 헤르츠는 최초로 실험실에서 인공전자기파를 발생하여 이를 검출할 수 있었다. 물론 가시광선도 전자기파의 일종이니까 부싯돌로 불을 피우면 전자기파가 만들어진다고 볼 수도 있지만 여기서는 순수한 전자기 이론에 따른 전자기파를 만드는 것을 말한다.
아래 그림의 보듯이 헤르츠는 고전압을 두 전극사이에서 방전시켜 이를 얼마 떨어진 원형 테를 안테나로 하여 이를 검출할 수 있었다. 또한 이것의 편광상태, 반사와 굴절 현상, 간섭, 정상파 등 파동으로서의 성질을 모두 조사하여 이것이 가시광선의 빛과 같은 실체임을 알게 되었다. 빛의 경우와는 달리 파장이 수 m정도로 훨씬 길다는 것을 정상파 실험을 통하여 확인하였다.
[-헤르츠의실험장치
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2013.04.15
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