일반물리학 실험 2 - 마이크로파

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
마이크로파 발생 장치와 수신 장치를 사용하여 반사,굴절 및 편광 실험을 하여 전자기파의 성질을 이해한다.

2. 실험 원리
마이크로파는 파장이 1mm~1m또는 진동수가 300MHz~300GHz인 영역을 갖는 전자기파의 한 형태이다.전기적 자기적 현상을 잘 정리한 맥스웰 방정식에 따르면 시간에 따라 변하는 전기장은 시간에 따라 변하는 자기장을 만들어 내며,또한 시간에 따라 변하는 자기장은 시간에 따라 변하는 전기장을 만들어낸다.이렇게 주기적으로 세기가 변화하는 전기장E와 자기장 B는 서로 수직하며 다음과 같은 파동방정식을 만족하며 공간으로 전파되는데 이를 전자기파라고 한다.
여기서 진공에서의 투자율 μ_0=4π×(10^(-7) Tm)/A, 진공에서의 유전율 ε_0=8.854×10^(-12) C^2/Nm^2이며 파동의 전파속도를 나타내는 c는 c=1/√(μ_0 ε_0 )=2.99792×10^8 m/s로 정확히 빛의 속도와 일치한다.
전자기파는 전기장과 자기장에 수직인 방향으로 진행하는 횡파이며 파장이나 진동수에 상관없이 빛의 속도로 진행한다.또한,전자기파는 반사,굴절,회절,간섭을 하며 매질이 있어야만 진행할 수 있는 일반적인 파동과는 달리 매질이 없어도 진행할 수 있으므로 공기중뿐만 아니라 진공에서도 전자기파의 전달이 가능하다.

(1) 반사
공기 속을 진행하는 파동이 평평하고 매끄러운 표면에 어떤 각도로 입사한다고 생각하자.입사파와 반사파는 입사파가 표면과 만나는 점에서 표면에 수직선을 그린 선과 각각 θ_1과 θ_2의 각을 이룬다. 실험적인 결과는 반사각과 입사각이 같다는 것을 나타낸다.

(2) 편광
전자기파의 편광 방향은 전기장의 진동 방향으로 나타내는데,구성하는 모든 전지기파의 편광 방향이 같다면 그 전자기파는 ‘편광’이 되었다

참고자료

· 일반물리학실험, 개정판 6판, 부산대학교물리학교재편찬위원회, 교문사, 2021년