[Section 2] 위상이 다른 두 파동의 중첩 _ 타원 편광

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[INTRO] 전자기파동 미리보기

0. INTRO

원 편광에서 중첩되는 두 전기장의 진폭은 동일하다. 만약 진폭이 다르면 어떻게 될까? 타원 편광은 위상이 90도 차이 나고 진폭 또한 다른 두 전기장의 중첩 상황에 대해서 설명한다.  

1. 타원 편광 - 파동 (Elliptical polarized wave)

편의를 위해서 우원 편광에 해당하는 전기장 식을 고려하도록 하자.

 

우원편광 전기장 중첩식

 

여기에서도 진폭이 다른 두 가지 경우가 존재한다. 

첫 번째는 x축 진동 전기장의 진폭이 y축 진동 전기장의 진폭보다 약 1.5배 큰 경우이다.

 

첫 번째 상황

 

두 번째는 y축 진동 전기장의 진폭이 x축 진동 전기장의 진폭보다 약 1.5배 큰 경우이다.

 

두 번째 상황

 

이 두 상황에 해당하는 중첩된 전기장에 대해 자세히 알아보자.

2. 중첩된 전기장의 결과

첫 번째 상황에 해당하는 전기장 중첩 결과는 다음과 같다.

중첩된 전기장 결과

x축이 조금 더 긴 원편광을 확인할 수 있다.

 

두 번째 상황에 해당하는 전기장 중첩 결과는 다음과 같다.

중첩된 전기장 결과

y축이 조금 더 긴 원편광을 확인 할 수 있다.

 

이처럼 진폭이 다른 두 전기장의 중첩을 타원 편광이라고 한다.

 

3. 페이저 벡터의 각도

위에서 설명한 전기장식은 중첩된 전기장 식을 조화 함수를 따르는 페이저 벡터로 가정하여 전개한 결과이다. 이 개념에 따르면, 페이저 벡터의 각도를 나타낼 수 있는데, 보다 명확한 설명을 위해 다음과 같이 첫 번째 상황과 두 번째 상황을 다시 보도록 하자.

 

원점 방향에서 바라본 첫 번째 전기장 벡터

원점 방향에서 바라본 두 번째 전기장 벡터

 

이렇게 전기장 벡터는 페이저 벡터로 가정하였으므로, 해당 위치를 가리키는 각도(alpha)를 알 수 있고 그 각도는 다음과 같이 전기장 벡터의 각속도를 통해서 알아낼 수 있다.

 

페이저 벡터의 각도 구하는 방법

 

* 다음 강의는 전자기파의 에너지 손실입니다.

[Section 3] 전자기파의 에너지 손실