[Section 2] 전자기파의 기본 모드(TEM-WAVE)

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[INTRO] 전자기파동 미리보기

0. INTRO

전자기파의 가장 기본적인 가정으로 가로모드 전자기파가 있다. 이 횡 방향 전자기(Transverse Electromagnetic, TEM)이라 불리는 파동은 균일한 위상의 평면파가 특정 방향으로 진행하고 있다고 가정할 때, 전기장과 자기장은 항상 수직 하다는 기본 가정이다. 이 TEM의 기본 가정으로 기술한 전자기장식은 두 가지 장점을 가지고 있다. 

1. TEM wave와 평면파

TEM wave와 평면파 가정은 파동의 방향성을 단순하고 명쾌하게 설명한다. 이전에 K벡터는 방향을 가지고 있을 수 있다고 했다. K가 다음과 같은 방향을 가지고 있다고 가정하면, 다음과 같은 평면파 전기장 식이 도출된다. ( y방향으로만 진동하는 전기장 )

 

평면파의 방향과 전기장식

 

여기에서 우리는 임의의 원점에서 평면파까지의 거리를 반지름으로 하는 구를 상상 할 수 있는데, 평면파의 전기장 식에 따라서 그 구면의 방향으로 진행한 평면파의 위상은 항상 동일하다. 이 반지름을 다음과 같이 R벡터로 정의한다.

 

R 벡터와 그 기능

 

R벡터와 k벡터의 정의에 따라서 둘의 내적값은 항상 평면파와 수직 한 방향이며, 임의의 원점에서 평면파까지의 거리가 된다.  

 

TEM 평면파와 R벡터

 

이런 방식으로 평면파 TEM wave는 원점으로 부터 떨어진 거리와 그 위상의 진행방향을 식을 통해서 기술한다. 

2. TEM wave와 전자기장 관계

TEM wave의 또 다른 장점은 전기장을 기술함으로써, 자기장 또한 자연스럽게 유도된다는 것이다. 위에서 가정한 전기장과 자기장의 관계는 다음과 같다.

 

TEM 관계식

 

전기장의 진동 방향과 항상 수직한 방향으로 진동하므로, 자기장을 다시 기술할 필요가 없다.

 

 

 

* 다음 강의는 편광과 중첩입니다.

[Section 2] 편광과 중첩