본 페이지는 수식에 ASCIIMATHML 이란 라이브러리를 사용하므로,
파이어폭스의 사용을 권합니다.
익스플로러 6.0 이상 + MathPlayer 뷰어로 보아야 수식이 제대로 보입니다.
amath
grad xx E + ((del B)/(del t)) = 0 - (1)
grad xx H - ((del D)/(del t)) = J - (2)
grad * D = rho - (3)
grad * B = 0 -(4)
endamath
위 식은 전자 물리를 전공하는 전공자에게 너무나도 유명하며, 그들을 평생 괴롭히는 맥스웰 방정식이다.
맥스웰은 전자장을 표현하는 4개의 식을 정리하였다.
별개의 식처럼 보이는 위 4개의 식은 서로 밀접하게 관련지어 있다.
식을 설명하자면,
전하는 공간에 전기장을 만드며, 어떠한 공간의 발산 성분을 적분하면 공간 내부의 전하를
구할 수 있다.
자기장은 발산하지 않는다. 만약 발산하기 위해서는 모노폴이란 것이 필요하다. 하지만 자연계에서 N극과 S극이 따로 발견되는 경우는 없다. (발견한 사람은 노벨상 할아버지도 받게 될 것이다)
전기장의 시간에 따른 변화는 자기장을 만들고, 자기장의 시간에 따른 변화는 전기장을 만든다.
또한 식끼리의 관계도 밀접한데, 식을 뜯어보면 (3)식에서 전하 밀도의 존재가 (2)식의 J 를 만든다. (1)과 (4)의 우변이 0 인 이유는 아직 모노폴이 발견되지 않았기 때문이다.
어쨌든, (1)식과 (4)식 (2)식과 (3)식은 연관되어 있고, 이 식으로써, 전기장이 자기장을 만들고 이 자기장에 의해서 만든 전기장을 만들어, 전파되어 나가는 전자파를 맥스웰은 예언했지만, 끝내 그는 발견하지 못했다.
이러한 전자장을 발견한 사람은 헤르쯔였다. 이것을 발견한 공로 때문에, 전자파의 주파수의 단위를 헤르쯔라고 부르게 되었다.(사실 참 민망한 행위가 아닐 수 없다. 도량형에 우리 나라의 발명가인 약용 이라든지, 영실 이라든지 이름을 붙이지 않은 우리의 조상은 참 쿨하다)
전자파의 속도가 빛의 속도와 대략 유사해, 사람들은 빛이 전자파의 일종이 아닌가 하고 예측하게 되었고, 결국 빛도 일종의 전자파임을 알게 되었다.
이러하듯, 빛을 전자장의 일종으로 기술하는 것이 전자 광학, 즉 Electro Magnetic Optics 이라고 부른다.
전자 광학은 다음과 같은 내용을 다룬다.
-------------------------------------------------
여러 매질에서의 빛의 진행 (가우시안 빔으로서의 관점)
편광(존 벡터)
복굴절 매질에서의 빛의 진행
주기적인 매질에서의 빛의 진행 (포토닉 크리스탈)
-------------------------------------------------
결국엔 맥스웰 방정식을 죽으라 풀으라는 것이 전자광학이다. 에헴
왠만한 광학적 문제는 전자 광학으로 모두 해결할 수 있다.
그보다 넓은 개념은 양자 광학이 있다. 비선형 광학등은 전자 광학으로 풀 수 없다!
하지만 비선형 광학은 레이저의 발명과 함께 나온 것으로 그리 오래되지 않았다.
역시 광학하는 사람 = 레이저 하는 사람 이란 공식이 성립하는 듯.
자 이쯤 되면 전자 광학이 무엇인지 알 수 있을 것이다.
여기서 잠깐, 하나를 더 추가하자.
근 10년에 걸쳐 포토닉 크리스탈이 과학계에서 큰 이슈가 되고 있다.
잠깐 요즘 유행하는 포토닉 크리스탈을 소개하자.
포토닉 크리스탈이 무엇인가?
포토닉 크리스탈은 거창한 개념이 아니며, 이미 자연계에! 아니 우리 주변에 존재한다.
우리를 혐오의 도가니로 빠트리는 화려한 색깔의 똥파리 등껍딱이라든지,
보는 방향에 따라 색깔이 변하는 나비의 날개 등이 그것이다.!!
화려한 컬러의 똥파리를 보면서 "이것이 정말 색소로 내는 색깔인가" 라는 의문을
평소 탐구 정신이 투철한 인간이라면 1초 정도 궁금해봤음직 하다.
의문점을 풀어주겠다.
이러한 화려한 컬러는 색소로 내는 색이 아닌 구조로 내는 색이다.
다시 보아도 혐오스럽다.;
이러한 사진을 굳이 올리는 이유는 본좌가 변태가 아니라 순전히 이해를 돕기 위해서이다.
그렇다면 이러한 등딱지의 현미경 사진을 보고 싶은가?
대략 이러하게 생겼다(똥파리의 등딱지는 아니다.)
오팔의 사진이다. 이런거 퍼와도 되려나 모르겠다.
어쨌든 이제 대략의 원리를 설명하겠다.
양자역학에서 보았을 때, 슈뢰딩거 방정식을 보면 공간에 대한 2차 미분과 시간에 대한 1차 미분에 관한 식이다.
빛은 시간에 대한 2차 미분이 공간에 대한 2차 미분에 관한 식이다.
어차피 양자 모두 파동 방정식이며, 그 해 또한 유사하면서도 다르다.
고체 물리에서 보면, 일정한 간격의 포텐셜이 존재할 때 확률밀도 함수의 축퇴로
전도 밴드와 금지 밴드가 분리된다.
이러한 개념을 빛에서 도입한다면,
입자들을 일정한 간격으로 배치하고, 하나의 평면파를 외부에서 가했을 때
마찬가지의 현상이 벌어질 것이다.
즉 빛에서도 금지 영역이 생긴다. 놀랍지 않은가?
그래서 빛이 갈수 있는 영역과 빛이 갈 수 없는 영역으로 나뉘게 되며
이를 웨이브 가이드(전파로) 로 응용하고자 하는 연구가 계속 중이다.
어쨌든, 이러한 구조에 빛의 입사 각도에 따라서 파장별 반사도가 달라지며,
이 원리로 화려한 색깔의 똥파리 등이 탄생하게 되었다.
놀라운 자연의 신비이다.
이렇게 흥미로운 포토닉 크리스탈!!
후에 자세하게 소개하겠다
파이어폭스의 사용을 권합니다.
익스플로러 6.0 이상 + MathPlayer 뷰어로 보아야 수식이 제대로 보입니다.
amath
grad xx E + ((del B)/(del t)) = 0 - (1)
grad xx H - ((del D)/(del t)) = J - (2)
grad * D = rho - (3)
grad * B = 0 -(4)
endamath
위 식은 전자 물리를 전공하는 전공자에게 너무나도 유명하며, 그들을 평생 괴롭히는 맥스웰 방정식이다.
맥스웰은 전자장을 표현하는 4개의 식을 정리하였다.
별개의 식처럼 보이는 위 4개의 식은 서로 밀접하게 관련지어 있다.
식을 설명하자면,
전하는 공간에 전기장을 만드며, 어떠한 공간의 발산 성분을 적분하면 공간 내부의 전하를
구할 수 있다.
자기장은 발산하지 않는다. 만약 발산하기 위해서는 모노폴이란 것이 필요하다. 하지만 자연계에서 N극과 S극이 따로 발견되는 경우는 없다. (발견한 사람은 노벨상 할아버지도 받게 될 것이다)
전기장의 시간에 따른 변화는 자기장을 만들고, 자기장의 시간에 따른 변화는 전기장을 만든다.
또한 식끼리의 관계도 밀접한데, 식을 뜯어보면 (3)식에서 전하 밀도의 존재가 (2)식의 J 를 만든다. (1)과 (4)의 우변이 0 인 이유는 아직 모노폴이 발견되지 않았기 때문이다.
어쨌든, (1)식과 (4)식 (2)식과 (3)식은 연관되어 있고, 이 식으로써, 전기장이 자기장을 만들고 이 자기장에 의해서 만든 전기장을 만들어, 전파되어 나가는 전자파를 맥스웰은 예언했지만, 끝내 그는 발견하지 못했다.
이러한 전자장을 발견한 사람은 헤르쯔였다. 이것을 발견한 공로 때문에, 전자파의 주파수의 단위를 헤르쯔라고 부르게 되었다.(사실 참 민망한 행위가 아닐 수 없다. 도량형에 우리 나라의 발명가인 약용 이라든지, 영실 이라든지 이름을 붙이지 않은 우리의 조상은 참 쿨하다)
전자파의 속도가 빛의 속도와 대략 유사해, 사람들은 빛이 전자파의 일종이 아닌가 하고 예측하게 되었고, 결국 빛도 일종의 전자파임을 알게 되었다.
이러하듯, 빛을 전자장의 일종으로 기술하는 것이 전자 광학, 즉 Electro Magnetic Optics 이라고 부른다.
전자 광학은 다음과 같은 내용을 다룬다.
-------------------------------------------------
여러 매질에서의 빛의 진행 (가우시안 빔으로서의 관점)
편광(존 벡터)
복굴절 매질에서의 빛의 진행
주기적인 매질에서의 빛의 진행 (포토닉 크리스탈)
-------------------------------------------------
결국엔 맥스웰 방정식을 죽으라 풀으라는 것이 전자광학이다. 에헴
왠만한 광학적 문제는 전자 광학으로 모두 해결할 수 있다.
그보다 넓은 개념은 양자 광학이 있다. 비선형 광학등은 전자 광학으로 풀 수 없다!
하지만 비선형 광학은 레이저의 발명과 함께 나온 것으로 그리 오래되지 않았다.
역시 광학하는 사람 = 레이저 하는 사람 이란 공식이 성립하는 듯.
자 이쯤 되면 전자 광학이 무엇인지 알 수 있을 것이다.
여기서 잠깐, 하나를 더 추가하자.
근 10년에 걸쳐 포토닉 크리스탈이 과학계에서 큰 이슈가 되고 있다.
잠깐 요즘 유행하는 포토닉 크리스탈을 소개하자.
포토닉 크리스탈이 무엇인가?
포토닉 크리스탈은 거창한 개념이 아니며, 이미 자연계에! 아니 우리 주변에 존재한다.
우리를 혐오의 도가니로 빠트리는 화려한 색깔의 똥파리 등껍딱이라든지,
보는 방향에 따라 색깔이 변하는 나비의 날개 등이 그것이다.!!
화려한 컬러의 똥파리를 보면서 "이것이 정말 색소로 내는 색깔인가" 라는 의문을
평소 탐구 정신이 투철한 인간이라면 1초 정도 궁금해봤음직 하다.
의문점을 풀어주겠다.
이러한 화려한 컬러는 색소로 내는 색이 아닌 구조로 내는 색이다.
다시 보아도 혐오스럽다.;
이러한 사진을 굳이 올리는 이유는 본좌가 변태가 아니라 순전히 이해를 돕기 위해서이다.
그렇다면 이러한 등딱지의 현미경 사진을 보고 싶은가?
대략 이러하게 생겼다(똥파리의 등딱지는 아니다.)
어쨌든 이제 대략의 원리를 설명하겠다.
양자역학에서 보았을 때, 슈뢰딩거 방정식을 보면 공간에 대한 2차 미분과 시간에 대한 1차 미분에 관한 식이다.
빛은 시간에 대한 2차 미분이 공간에 대한 2차 미분에 관한 식이다.
어차피 양자 모두 파동 방정식이며, 그 해 또한 유사하면서도 다르다.
고체 물리에서 보면, 일정한 간격의 포텐셜이 존재할 때 확률밀도 함수의 축퇴로
전도 밴드와 금지 밴드가 분리된다.
이러한 개념을 빛에서 도입한다면,
입자들을 일정한 간격으로 배치하고, 하나의 평면파를 외부에서 가했을 때
마찬가지의 현상이 벌어질 것이다.
즉 빛에서도 금지 영역이 생긴다. 놀랍지 않은가?
그래서 빛이 갈수 있는 영역과 빛이 갈 수 없는 영역으로 나뉘게 되며
이를 웨이브 가이드(전파로) 로 응용하고자 하는 연구가 계속 중이다.
어쨌든, 이러한 구조에 빛의 입사 각도에 따라서 파장별 반사도가 달라지며,
이 원리로 화려한 색깔의 똥파리 등이 탄생하게 되었다.
놀라운 자연의 신비이다.
이렇게 흥미로운 포토닉 크리스탈!!
후에 자세하게 소개하겠다
