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James Clerk Maxwell (1831-1879)
James Clerk Maxwell (1831-1879)
1861 년에 맥스웰이 촬영한 세계 최초의 천연색 사진
Maxwell 방정식
 
E 
0

B  0


B
 E  
t



E
  B   0 J   0 0
t
Maxwell 방정식
 
E 
0
쿨롱의 법칙

자기 단극은 없다
B  0


B
 E  
파라데이의 법칙
t



E
암페어의 법칙
  B   0 J   0 0
t
Maxwell 방정식
 
E 
0

B  0


B
 E  
t



E
  B   0 J   0 0
t
 1
2
 E 2
c

1
2
 B 2
c

2
t
2

t 2
2

E

B
수면파 – 물 분자의 진동
전자기파 – 전기장과 자기장의 진동
전자기파 – 전기장과 자기장의 진동
전자기파가 존재한다는 것의 실험적 증명
헤르츠(Hertz , 1857 – 1894) 가 VHF / UHF 영역의 전파를 생성하고 감지하는
장치를 만들어 전자기파의 존재를 증명하였다.
"It's of no use whatsoever[...]
this is just an experiment
that proves Maestro Maxwell
was right
- we just have these mysterious
electromagnetic waves
that we cannot see
with the naked eye.
But they are there."
- Hertz, 1888
안테나
전자기파
E
전자기파의 전파 방향
전자기파
I
B
전자기파의 전파 방향
전자기파
전기장, 자기장의 진동 방향은 전자기파의 진행 방향에 수직
전자기파는 횡파이다.
탄성파 – 현, 수면파 등등
현 또는 물 분자의 변위
2
1 2
u 2 2u
2
x
v t
파동의 전파 속도
전자기파
전기장 또는 자기장
2
2
E   0 0 2 E
2
x
t
2
2
B   0 0 2 B
2
x
t
v
1
0 0
 0  8.8541910
12
Ns 2
0  4 10
C2
C2
Nm 2
7
진공에서 빛의 전파 속도
m
c  2.99792 10
s
8
전자기파
c  f
예제. 1500 kHz 의 라디오 방송국에서 발사하는 전파의 파장은 얼마인가?
c  f
f  1500103 Hz  1.5 106 Hz
c

f
m
3  10
s  200 m

1
1.5  106
s
8
전자기파
E  cB
 1  
S
EB
0
세기 intensity
Poynting vector : energy flux
energy per unit area per unit time
= average energy
per unit area per unit time
Emax Bmax
I
20
전자기파
p
총 전자기파 에너지 U
p
U
c
0.5km
p
2U
c
완전 흡수
완전 반사
Nano Sail-D (NASA) 2008
예제. 빛을 완전 반사하는 돛을 생각하자. 넒이 1 km2 인 돛이 태양으로부터
1.5X1011 m 의 거리에 있다. 돛의 질량은 5000 kg 이고 우주선의 질량은
20000 kg 이다. (a) 태양 빛의 세기가 1.34X103 W/m2 이고 돛이 태양광에
수직인 상태라면, 돛에 가해지는 힘의 크기는 얼마인가?
U : 돛이 받은
에너지
U : 돛이 받은 운동량


W 

21340 2  1106 m 2 t
m 
2U
2 Pt
2 Pt
2 IAt  
p 




8 m
c
c
c
c
 3 10 
s

p
F
 8.93 N
t
예제. 빛을 완전 반사하는 돛을 생각하자. 넒이 1 km2 인 돛이 태양으로부터
1.5X1011 m 의 거리에 있다. 돛의 질량은 5000 kg 이고 우주선의 질량은
20000 kg 이다. (a) 태양 빛의 세기가 1.34X103 W/m2 이고 돛이 태양광에
수직인 상태라면, 돛에 가해지는 힘의 크기는 얼마인가? (2) 속도를 1 km/s 만
큼 변화시키는데 드는 시간은 얼마인가?
v  v0  at
v  v0  1.0km / s
F
8.93N
4 m
 3.57  10
a

4
s2
m
2.5 10 kg
t
v  v0
1000m / s

m
a
3.57104 2
s
t  2.8 106 s  1 month
99942 Apophis
Roy A. Tucker, David J. Tholen, Fabrizio Bernardi
June 19, 2004 최초 발견
반경 ~ 270 m, 속도 ~ 30 km/s
최초 예측 : 2029년 지구 충돌 확률 2.7 %
바늘 구멍이라고 이름 붙여진 사방 600 m 정도의
좁은 지역 통과 시 2036년 4월 13일 지구 충돌
2009 년 10월 7일 현재 , 2036 년 4월 13일의
지구 충돌 확률은 250,000 분의 1.[6]
2037 년에도 지구 충돌의 가능성이 있으며, 그
확률은 1230 만 분의 1.
태양으로부터의 전자기파에 의한 운동량을 고
려해야 정확한 계산을 할 수 있다.
전자기파의 스펙트럼
전자기파의 스펙트럼
전자기파의 스펙트럼