탄성파와 빛은 근본적으로 차이가 있습니다... <BR>탄성파는 매질을 구성하는 질점(분자라고 생각하면 되겠죠)이.... <BR>그 평형 위치를 기준으로 진동하는 것이라고 할 수 있습니다.... <BR>즉 탄성파의 경우, 진동하고 있는 주체는 곧... <BR>매질을 구성하는 분자의 변위라고 할 수 있습니다... <BR><BR>그런데 빛의 경우에는 진동하는 주체가 전기장과 자기장입니다... <BR>전기장과 자기장은 매질이 없어도 공간이 있는 곳이라면 존재할 수 있습니다.... <BR>그래서 빛은 진공을 전파해 나갈 수 있는 것이고요... <BR><BR>탄성파가 전파되는 원인을 알고 싶다면... <BR>매질의 미소 부피에 대해 뉴튼의 역학을 수식으로 잘 정리해서... <BR>탄성파의 파동 방정식을 얻으면 됩니다... <BR>그렇게 하면 파동의 속도를 결정하는 양이... <BR>강성률과 매질의 밀도라는 것을 알 수 있습니다... <BR>즉 변형이 주위 분자들에게 힘을 작용하고... <BR>이 힘 때문에 주위 분자들에 변형이 생기고... <BR>이 변형은 다시 그 주위 분자들에게 힘을 작용하고... <BR>이 같은 과정을 반복하면서 파의 전파가 이루어집니다... <BR>여기에서 매질의 밀도가 높으면 높을 수록(또는 분자의 무게가 클 경우)... <BR>관성이 커져서 변형이 느리게 일어나게 되고... <BR>이것은 파의 속도를 느리게 하는 효과를 줍니다... <BR><BR>이제 빛이 전파되는 원인을 생각해 봅시다... <BR>맥스웰의 전기와 자기에 관한 4개 방정식을... <BR>한 개 변수(전기장 혹은 자기장)에 대해 정리하면... <BR>전자기파의 파동 방정식을 얻을 수 있습니다.... <BR>이 식으로부터 빛의 속도가... <BR>진공의 유전율과 투자율에 의해 결정된다는 것을 알 수 있습니다... <BR><BR>물리적으로는 공간의 한 점에서 전기장이 진동하는 경우... <BR>이 전기장의 시간적 변화가 그 주위의 공간에 자기장을 만들고... <BR>자기장의 시간적 변화는 다시 그 주위에 전기장을 만듭니다.... <BR>이 같은 과정이 반복되면서 전자기파가 전파됩니다.... <BR><BR>그런데 문제는 빛이 전파하는 공간에 매질(유전체)이 있는 경우 입니다... <BR>전자기파의 입장에서 볼 때 매질은 하나의 쌍극자의 역할을 하게 됩니다... <BR>좀더 자세히 설명하자면... <BR>매질을 공기(물 또는 유리하고 생각해도 됩니다.)라고 합시다.. <BR>공기 분자 하나는 외부에서 전기장이 가해지지 않으면... <BR>중성인 상태로 남습니다... <BR>그런데 외부에서 전기장이 가해지면... <BR>분자를 구성하는 양전하와 음전하가 서로 반대 방향으로 끌려서... <BR>편극(Polarization)이 생깁니다... <BR>이 편극의 크기는 가해준 외부 전기장에 비례하고... <BR>이때의 비례 상수를 원자(분자) 편극성이라 하고 원자마다 다른 값을 가집니다... <BR><BR>그런데 이때 외부장에 의해 원자가 편극되면... <BR>이 편극된 원자가 전기장을 만드는데... <BR>이 전기장은 외부장과 반대 방향을 갖습니다... <BR>결국 매질 내에서의 전기장의 크기는.... <BR>원자 편극에 의한 차폐 효과 때문에... <BR>외부에서 가해준 전기장보다 작아집니다... <BR><BR>이것은 마치 탄성파의 경우 밀도가 높으면 관성이 커서 변형이 느려지고... <BR>결국 탄성파의 속도를 느리게 하는 것과 같은 효과를 줍니다... <BR>즉 원자 편극은 전자기 파동의 주체인 전기장의 전파를 느려지게 만듭니다.... <BR>결국 매질내에서는 편극 때문에 빛의 속도가 느려지게 되는 것이지요... <BR><BR>그리고 밀한 매질일수록 단위 부피당 입자수가 많아서... <BR>차폐에 기여하는 원자수가 증가합니다... <BR>결국 밀한 매질 일수록 전기장의 차폐가 커져서... <BR>빛의 속도는 더욱 느려지는 것입니다..... <BR><BR>빛의 입장에서 밀한 매질이라는 것은... <BR>단순히 원자(혹은 분자)의 질량이 큰 것을 의미하지 않습니다... <BR>원자 편극성이 크고, 단위 부피당 입자수가 많은 것을 밀하다고 하는 것입니다.... <BR><BR>BY MrPsi <BR>
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첫댓글편극에 의한 전기장에 의해 외부에 가해지는 전기장이 작아지는 것은 맞는거 같은데요....그러한 이유로 전기장의 속도가 느려진다는 것은 아닌듯 싶습니다........예를 들어 자유공간에서....전하가 Q가 있는데...이때의 속력은 c이지요...그러다가 그 전하 옆으로 조금 떨어져서 다른 전하 Q를 놔두면 원래 전기장에 비해 전기장이 작아지죠(물론 커질수도 있고요)....그렇다고 전기장의 속도가 c보다 작아지진 안잖아요...........제가 말하고 싶은것은...전기장이 작아진다고 속도가 작아진다고 말하면 안될듯 보입니다...
첫댓글 편극에 의한 전기장에 의해 외부에 가해지는 전기장이 작아지는 것은 맞는거 같은데요....그러한 이유로 전기장의 속도가 느려진다는 것은 아닌듯 싶습니다........예를 들어 자유공간에서....전하가 Q가 있는데...이때의 속력은 c이지요...그러다가 그 전하 옆으로 조금 떨어져서 다른 전하 Q를 놔두면 원래 전기장에 비해 전기장이 작아지죠(물론 커질수도 있고요)....그렇다고 전기장의 속도가 c보다 작아지진 안잖아요...........제가 말하고 싶은것은...전기장이 작아진다고 속도가 작아진다고 말하면 안될듯 보입니다...
수업시간에 들은 바로는 전자기파가 물질과 상호작용하면서 흡수 재복사하기 때문에....느려지는것처럼 보인다고 들었습니다....측정하면 느려지죠......그런데.....전자기파 자기는 여전히 물질들 사이로 c로 달린다고 배웠습니다...