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[전자기학] 전자기파와 전자기파의 이용에 대해서
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전자기파
전자기파
여러분은 앞에서 내가 역학은 뉴턴 한 사람이 처음부터 시작하여 끝까지 완성시켰지만 전자기학은 여러 사람들에 의해서 근 200년에 걸쳐서 발전해 나왔다고 말 한 것을 기억합니까 역학은 사실 라고 잘 알려진 운동법칙 하나를 공부하는 분야입니다. 그래서 이 법칙을 뉴턴의 운동법칙 또는 뉴턴의 운동방정식이라고 부릅니다. 그리고 그런 이유로 역학은 뉴턴 한 사람에 의해서 완성되었다고 말하여도 지나치지 않습니다. 그런데 지금까지 여러분이 배운 것처럼 전자기에서는 중요한 법칙만 들더라도 쿨롱 법칙, 가우스 법칙, 비오-사바르 법칙, 암페어 법칙, 패러데이 법칙 등 여러 가지임을 알 수 있습니다. 이처럼 전자기학은 여러 사람에 의해서 조금씩 발전해 나왔습니다.
그런데 전자기학을 맥스웰이 집대성했다고 이야기합니다. 맥스웰은 패러데이와 거의 같은 시대에 영국에서 활약한 뛰어난 물리학자입니다. 맥스웰은 당시 알려진 가우스 법칙, 암페어 법칙, 패러데이 법칙 등이 아주 유사하다는 것을 깨닫게 되었습니다. 그리고 그 법칙들이 비슷한 모습이 대칭적이 되려면 암페어 법칙이 조금 수정되어야 한다는 것을 제안하였습니다. 맥스웰이 그렇게 정리한 법칙들을 맥스웰 방정식이라고 부릅니다.
맥스웰은 그동안 알려졌던 전자기 법칙들을 맥스웰 방정식으로 정리했을 뿐 아니라 이들 방정식으로부터 전자기파를 예언하였습니다. 암페어 법칙과 패러데이 법칙에는 전기장과 자기장이 모두 포함되어 있습니다. 그래서 이들 두 식으로부터 전기장 또는 자기장을 소거하고 전기장 하나만 또는 자기장 하나만이 만족하는 방정식을 만들었더니 놀랍게도 그 방정식이 바로 파동방정식과 같았습니다. 파동방정식이란 파동이면 만족하는 방정식입니다. 그래서 맥스웰은 전기장과 자기장이 파동을 만들어 공중에서 전파해 나갈 것이라고 예언한 것입니다. 이 사실을 가지고 사람들은 맥스웰이 전자기파를 이론으로 예언했다고 말합니다.
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2013.07.19
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