[Section 2] 편광과 중첩

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[INTRO] 전자기파동 미리보기

0. INTRO

지금까지는 전기장의 진동 축을 1차원 상에서만 고려하였는데, 이렇게 하나의 축을 가지고 진동하는 전기장을 선형 편광(linearly polarized)되었다고 말한다. 전기장의 편광은 진동하는 방향 축을 설명한다. 한편, 전기장 페이저 벡터는 기본적으로 시간 조화 함수로 가정하였으므로 파동은 중첩의 원리를 따른다. 그렇다면, 서로 다른 진동 축을 가지는 두 전기장의 중첩 상태는 어떻게 될까?

1. 선형 편광(Linearly polarizition)

다음과 같이 x축으로만 진동하는 전기장과 y축으로 진동하는 전기장이 z 축을 따라 전파한다고 상상해보자.

 

x축 으로 진동하는 전기장

y축 으로 진동하는 전기장

 

이때 전기장은 평면파의 형태로 전파한다고 가정한다. 이렇게 x축 진동 전기장과 y축 진동 전기장은 각각 하나의 축으로만 진동하므로 x 또는 y 방향 - 선형 편광이라고 한다. 

x 또는 y 방향으로 선형 편광된 전기장 식

 

2. 파동의 중첩 원리(Superposition principle)

수학적으로 선형 미분 방정식의 해는 중첩원리를 따르는 것으로 알려져 있다. 파동 방정식에서도 시간 조화 함수는 그 기본 규칙을 가정하는데, 실제로 파동은 동 위상에서 중첩되어 표현되는 것이 가능하다. 위에서 예시로 보인 x축과 y축의 전기장이 다음과 같이 동 위상을 가지고 전파한다고 가정하자.

 

동위상을 가진 두 파동

 

 

각각의 파동은 z축을 따라서 전파하고 만약 진폭이 같다면, 중첩된 파동의 진동 축은 x축과 y축 사이의 45도 각이 될 것이다. 즉, 중첩된 파동 또한 선형 편광이다. 

 

중첩된 파동의 결과 (45도 기울어진 선형편광)

 

 

 

 

* 다음 강의는 원 편광입니다.

[Section 1] 위상이 다른 두 파동의 중첩 _ 원 편광