> 남이요님께서 말씀하시길....
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> 이곳밖에 질문 올릴곳이 없어서 질문좀 드리겠습니다...;;
> 전리층에서 전자기파의 속도에 관한걸 봤습니다.
> 그런데 거길 보니까
> 극초단파 대역에서 주파수에 따른 굴절률은
> n=1 + (40.3/f^2)Ne( Ne는 전자 밀도, f는 전자기파의 주파수)
> 라고 하더군요...
> 그런데 왜 f가 작을수록 굴절률이 커지는지 도저히 모르겠습니다...
> 반대여야하는거 아닌가요?
> 단적인 예로 직사광선이 물이나 유리를 통과할때는 f가 큰 보라색이 빨간색보다 더 많이 굴절하지 않습니까...
> 답변 부탁드립니다!!
>
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빛이 매질에서 진행할 때 속도가 느려지는 것은 주로 빛이 가지고 있는 전기장이 매질을 구성하는 원자나 분자에 있는 전자를 진동시키기 때문입니다. 전자가 진동하면서 다시 전자기파를 발생하고 이것과 원래 입사한 전자기파와 복접하게 합성되어서 총체적으로 느려지는 효과로 나타납니다.
그런데 분자에 매달려 있는 전자는 마치 용수철에 매달려 있는 것과 거의 같은 상황에 있으므로 외부에서 흔들리는 전기장에 따라서 강제진동을 하게 됩니다. 이때 용수철의 전자가 가지는 고유진동수와 주어진 빛의 진동수의 관계에 따라 진동의 양상이 매우 틀리게 나타납니다.
(이에 대해서는 이 사이트의 "웹교재목록->힘과 운동->진동->강제진동"을 참고하세요.)
간단히 말씀 드리면 고유진동수보다 적은 강제진동수가 가해지는 경우에는 위상변화가 거의 없지만 큰 경우에는 위상이 180도 바뀌게 됩니다. 그러나 고유진동수와 거의 같다면 위상은 90도 바뀌며 강하게 흡수됩니다.
더 복잡하게도 (전자가 많기 때문에) 이러한 고유진동수가 하나를 가진 것이 아니라 여럿을 가지고 있기 때문에 양상은 더 복잡해집니다. 이러한 효과가 겹쳐서 총체적으로 굴절률이 진동수에 의존하게 되는 것이고 이를 '분산'이라 합니다.
대부분의 매질에 가시광선영역이라면 진동수가 증가하면 굴절률이 증가하여 '정상분산'의 행동을 보이지만 가시광선의 영역이 아닌 영역에서는 거꾸로인 '비정상분산'이 있을 수 있습니다. 비정상분산이 있는 영역은 주로 공명진동수 부근으로 주로 빛이 아닌 전자기파(전파라고 하는...)영역에 해당됩니다.
어느 물질이나 진동수에 따라 정상분산이 있는 영역과 비정상분산을 하는 영역이 있습니다. 위에서 질문하신 공기중의 전자기파 영역이 바로 비정상분산에 해당합니다. |
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님이
남겨주셨습니다.
[Re]전자기파의 굴절률에 관한 질문