> 김제형님께서 말씀하시길....
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> 빛의 편광현상에서 이해가 되지 않는 부분이 있어 질문 드립니다.
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> 빛은 전자기파로 여러 그림에서 설명되어 있는 것처럼 전기장과 자기장이 상호 유도를 하면서 진행해 나아가지 않습니까?
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> 실험에서 진행방향에 우리가 편광판을 놓았을 때 빛의 편광현상을 관찰 할 수 있습니다. 근데 이러한 편광실험에서 빛이 z축으로 편광되어 있다든지 해서 한쪽 방향으로 편광되어 있는 것처럼 설명이 되어있습니다.(이 방향은 전기장의 방향입니까?)
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> 하지만 전자기 파는 전기장과 자기장이 함께 존재하는 것이지 않습니까? 그러면 예를 들어 빛이 특정방향으로 편광되어 있을 때 편광방향에 수평하게 편광판을 놓게 되면 전자기파의 대부분이 그대로 투과하고 그 방향에 수직인 편광판을 놓게 되면 실험에서 전자기파가 거의 통과하지 않는 다는 것을 알 수 있습니다.
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> 이 부분에서 이해가 되지 않습니다.
> 예를 들어 전자기 파의 전기장 성분이 z 축으로 편광되어 있고 편광판이 그에 수직으로 놓여있다고 하더라도 자기장 성분은 이 편광판을 잘 통과할 것이고 통과한 자기장은 다시 전기장을 유도할 것이기 때문에 에너지는 줄어 든다하더라도 분명 통과할 것이기 때문입니다.
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> 올 한해 전자기학을 배우면서 정말 재밌고 배운게 많았습니다. 한편 여러 의문점도 많이 생겼지요. 그중 하나가 전자기학에서 전자기 파를 다룰 때 자꾸 전기장을 기준으로 하고 자기장은 그에 따르는 것 같은 설명을 자주 보았습니다. 단순히 편히 상 그랬다고 생각해 보기도 했지만 반대로 우리가 자기장을 이야기 하고 전기장을 자기장 기준으로 보았을 때는 다른 이론이 되어 버리는 것 같아 이상하였습니다.
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아주 흥미있는 지적을 하셨습니다.
우리가 편광을 말할때 거의 언제나 전기장만 거론하고, 동반되어 함께 진행되는 자기장은 거론하지 않습니다.
잘 아시는 것처럼 빛은 전기장과 자기장이 서로 에너지를 나누어 가지고 있습니다. 전기장만으로는 파동이 되지 못하며, 마찬가지로 자기장만 가지고도 파동이 되지 못하죠. 자기장이 시간에 따라 변하면 유도법칙에 의해 전기장이 생기고, 그 반대도 마찬가지죠. 그렇다면 편광에서 왜 전기장을 위주로하여 설명할까요.
이는 실제로 물질과 상호작용을 하는 것은 거의 전기장이기 때문입니다. 전기장 때문에 물질속에 분극이 일어나고, 그 전기장이 진동을 한다면 분극이 덩달아서 진동을 하기에 다시 방사상으로 진동하는 전기장을 내 보냅니다. 산란도 그렇고, 투명한 매질속을 진행하는 빛도 이러한 원리로 진행속도가 약간 늦어진 채로 계속 진행을 하는 것입니다. 이러한 효과는 물체의 유전율에 반영되고요. 비슷하게 빛이 흡수되는 과정도 전기장을 중심으로 설명할 수 있습니다. 즉 물질 속으로 진동하는 전기장이 들어오면 물질 속을 흐르는 전류가 생겨나고, 저항이 있다면 열 손실이 있게 됩니다.
자성체의 경우에는 자기장이 물질과 반응하는 예가 되긴 한데 광학에서 취급하는 대부분의 물질(유리, 물 등 유전체)은 이 반응의 정도가 거의 0 입니다. 물질의 투자율이 이를 나타내는 척도가 되는데 보통의 물질들은 거의 진공에서의 투자율과 같습니다.
따라서 광학의 관점에서는 자기장은 부수적으로 전기장의 변화에 동반되어 나타나는 결과물에 불과합니다. 이때문에 편광방향을 정할때에도 전기장이 진동하는 방향으로 삼은 것입니다
선형편광기의 편광축의 방향에 수직한 전기장이 열손실로 흡수되므로 덩달아서 이것과 동반된 자기장도 사라지는 것입니다. (사라지는 자기장은 편광축 방향으로 진동하는 성분이겠죠.)
이상에서 설명한 것과 같은 물질과 전기장 및 자기장과의 상호작용에 대해 대부분의 교재들이 간과하고 있는 듯 합니다.
정기수
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님이
남겨주셨습니다.
[Re]빛의 편광현상에 대해 질문