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PHYSICS

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[Section 2] 광선의 반사와 굴절 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 미지의 광학 광학은 빛을 기술하는 학문으로 기원전부터 현재까지도 꾸준히 연구되어왔지만 아직까지 정확히 무엇이다라고 이야기할 수 없는 성질을 가지고 있다. 현재 빛은 맥스웰 방정식을 hookspedia.tistory.com INTRO 광선은 빛을 선으로 간단히 표시한 기하광학의 부분으로 진행하는 파면과 수직 한 특성을 지닌다. 이 광선을 따라 굴절률이 다른 물질의 경계에 도달하는 순간 빛은 반사와 굴절이라는 현상을 보인다. 이전의 강의에서 후방으로 산란하는 빛을 반사라고 배웠다. 그렇다면 굴절하는 빛은 무엇인가? 반사(Reflection) 내부 반사와 외부 반사 빛은 굴절률에 따라서 그 속도가 달라진다는 특성을 가지고 있다. 빛을 광선으로 나타내면, 다음과 같이..
[Section 1] 전기장 경계조건 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 전자기학에서는 매우 얇은 평면을 가정하여, 면 전하 분포의 수직 한 전기장 선분은 늘 불연속 하다는 경계조건의 정리를 유도한다. 이 경계조건에 따르면 전기장의 수직 성분은 전하량만큼 불연속적이며, 수평 성분은 연속적이다는 의미를 가지고 있다. 1. 경계조건(Boundary Condition) 먼저, 가우스 법칙을 통해서, 균일한 면을 뚫고 나오는 전기장으로 전하의 존재를 예측 가능하다는 것을 알았다. 그렇다면 다음과 같이 ε 의 두께를 가진 면 전하를 상상해보자. 그리고 이 면..
[Section 2] 레일리 산란 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 미지의 광학 광학은 빛을 기술하는 학문으로 기원전부터 현재까지도 꾸준히 연구되어왔지만 아직까지 정확히 무엇이다라고 이야기할 수 없는 성질을 가지고 있다. 현재 빛은 맥스웰 방정식을 hookspedia.tistory.com INTRO 공기를 통과하는 빛은 전파함에 따라서 공기 분자를 진동시키게 되는데, 이때 빛의 재방출 현상이 나타난다. 공기 분자들의 크기에 따라서 재방출되는 빛의 파장이 달라지는 것을 레일리 산란이라고 부른다. 레일리 산란(Rayleigh Scattering) A. 하늘이 파란 이유 앞서 소개했듯이, 전파하는 빛은 산란 현상을 보인다. 이때, 재방출된 빛의 주파수가 전파하는 빛 주파수와 동일하면 탄성적으로 산란된 빛이라고 한다. 분자들의 움직임..
[Section 1] 전하 분포에 따른 전위 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 이전까지는 시험 전하와 다른 전하들을 점 전하로 가정하고 전위를 계산하였다. 전하를 연속적인 분포로 가정한다면 전위식은 적분 형태로 바뀐다. 전하가 연속적 분포로 존재할 때의 전위식을 알아보기 전에, 전하가 존재하지 않는 특수한 상황에서의 전위 식을 먼저 알아보도록 하자. 1. 전하의 존재 여부에 따른 전위 A. 푸아송 방정식(Poisson's Equation) 전위와 전기장의 관계식을 가우스 법칙을 나타내는 식에 대입함으로써 다음과 같은 식을 얻는다. 이는 전위를 알면 전하를..
[Section 1] 전위 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 전기장은 회전을 하지 않는다. 따라서 전기장 벡터의 회전은 늘 0을 나타낸다. 회전이 0인 벡터는 스칼라 함수의 기울기와도 같은데, 이 스칼라 함수를 전위라 부른다. 전위에 대해서 알아보자. 1. 스토크스 정리 (Stoke's theorem) 회전의 기본정리인 스토크스 정리는 어떤 영역(면, S)에 대해서 스칼라 함수를 적분한 값과 그 경계를 나타내는 테두리(P)의 함숫값이 같다는 수학적 기본 정리이다. 수식적 표현은 다음과 같다. * 스토크스의 정리를 통해서 전자기학의 적분 ..
[Section 1] 가우스 법칙 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 전하의 존재 자체가 전기장의 존재를 의미한다. 이 전기장은 벡터로 나타내며, 그 벡터장은 전하를 중심으로 사방으로 뻗어나간다. 그렇다면 전기장을 알면 우리는 전하가 어디에 위치해 있다는 것을 알 수 있다. 전기장을 통해서 전하를 기술하는 방법을 알아보자. 1. 전기장의 크기와 전기 선속 (The flux of Electric Field) 전기장의 크기 먼저, 점 전하가 원점에 위치되어있다고 가정한다. 이때 전기장은 다음과 같은 장들의 선으로 나타낸다. 전기장의 크기는 이러한 장..
[Section 1] 전하 분포에 따른 전기장 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 물리학에서는 힘의 방향과 크기를 벡터로 표시한다. 힘 벡터가 존재하면, 작용한 힘과 거리곱에 따른 일의 개념이 부여되며, 일의 개념은 에너지로 확장된다. 즉, 물리학에서 힘 벡터의 존재는 곧 그 물리계에서의 에너지가 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 우리는 앞선 과정에서 점 전하의 위치에 따라서 힘이 작용한다는 사실을 배웠다. 그렇다면 그 물리계에서는 그에 힘에 따른 에너지가 존재할 것이다. 전기적 에너지에 논하기 전에 우리는 전기장의 실체에 대해서 파악해야 한다. 전기장이란 ..
[Section 1] 전하의 힘 전자기학 목차 보기 [Intro] 전자기학 미리보기 Section 1 쿨롱의 법칙 전기장 가우스 법칙 전기장의 발산과 회전 전기적 포텐셜 푸아송 함수 경계조건 전기적 에너지 hookspedia.tistory.com 0. INTRO 우리가 사는 이 세상에는 물질이 서로 상호작용하게 하는 여러 종류의 힘이 존재한다. 그중 전자기학적 힘은 그 전하량에 따라서 물질에 영향을 준다. 실제로 복잡한 현실의 전자기적 상호작용을 단순화하고자 우리는 시간을 정지한 특수한 상황에서 상호작용을 알아본다. 그 시간이 정지한 특수한 상황을 우리는 정전 기학이라고 한다. 1. 절대 변위 물리학에서 거리는 벡터로 표현한다. 그 벡터는 관찰자에 따라서 그 위치가 달라진다. 즉, 벡터는 좌표계에 따라 상대적인 표현인 셈이다. 그 절대..
[Section 1] 평면파 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 Section 1 2021.04.28 - [PHYSICS/Optics] - [Section 1] 파동 이야기 [Section 1] 파동 이야기 0. INTRO 우리가 살아가는 이 공간은 매질을 통해서 에너지를 전달하고, 그 형태는 파동이다. 물결파, 소리, 심.. hookspedia.tistory.com INTRO 물결파와 같은 현실의 파동은 대체로 3차원 파동이다. 3차원 파동은 x, y, z 축의 위치정보를 시간에 따라 표현해야 할 것이다. 이러한 복잡한 파동식을 간단하게 전개해줄 수 있는 평면파에 대해서 알아보도록 하자. 3차원 공간의 파동 함수 평면파의 의미 전파 상수(Propagation Constant)는 항상 일정한 상수값을 나타낸다. 파동이 전파..
[Section 1] 파동의 복소수 표현 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 Section 1 2021.04.28 - [PHYSICS/Optics] - [Section 1] 파동 이야기 [Section 1] 파동 이야기 0. INTRO 우리가 살아가는 이 공간은 매질을 통해서 에너지를 전달하고, 그 형태는 파동이다. 물결파, 소리, 심.. hookspedia.tistory.com INTRO 복소수는 2차원 평면으로 나타낼 수 있다. 가상 영역(Imagnary Part)과 실제 영역(Real Part)이 두 평면의 축이다. 그렇다면 두 축을 이용하여 파동을 기술할 수 있지 않을까? 또, 그렇게 기술한다면 장점은 무엇인가? 파동의 복소수 표현에 대해 알아보자. 복소수와 오일러 공식 복소수 평면에 r 벡터가 있다고 가정하자. 극좌표계로 표현..
[Section 1] 중첩의 원리 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 Section 1 2021.04.28 - [PHYSICS/Optics] - [Section 1] 파동 이야기 [Section 1] 파동 이야기 0. INTRO 우리가 살아가는 이 공간은 매질을 통해서 에너지를 전달하고, 그 형태는 파동이다. 물결파, 소리, 심.. hookspedia.tistory.com INTRO 파동 방정식은 미분방정식으로 파동을 나타낸 것이다. 이를 통해서 미분 방정식의 특성 중 하나인 중첩의 원리(The Superposition Principle)가 그대로 적용된다. 현실에서의 파동 또한 중첩의 원리가 성립하는 것처럼 보인다. 이 중첩의 원리에 대해 자세히 알아보자. 중첩의 원리(The Superposition Principle) 파동 ..
[Section 1] 위상과 위상속도 광학 목차 보기 [Intro] 광학 미리보기 Section 1 2021.04.28 - [PHYSICS/Optics] - [Section 1] 파동 이야기 [Section 1] 파동 이야기 0. INTRO 우리가 살아가는 이 공간은 매질을 통해서 에너지를 전달하고, 그 형태는 파동이다. 물결파, 소리, 심.. hookspedia.tistory.com INTRO 위상은 파동의 위치 정보를 표현하는 아주 유용한 방법이다. 왜냐하면 관찰자의 시간과 위치에 따라서 파동의 형태가 제각기 다른 모습을 보이기 때문이다. 이번에는 위상과 초기 위상에 대해 알아보고, 파동의 속도를 나타내는 방법을 알아보자. 위상과 초기 위상 (Phase and Initial Phase) 위상은 파동 함수의 모든 변수를 포함하는 상수이다...

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