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전자기파(electromagnetic wave )

작성일 2010-08-23

전자기장이 시간적으로 변화하는 경우에 파동으로서 공간을 전파하는 것. 전자기파는 진공 속을 전파하는 물리적 실체로서 에너지 · 운동량 · 각운동량(角運動量) 등을 갖는 동시에, 파동의 성질도 가지므로 파장(波長) 또는 주파수에 의해 특징지을 수 있다.

전자기파는 전기파(電氣波)와 자기파(磁氣波)로 구성되는데, 이것들은 모두 횡파(橫波)이므로 각각의 진동방향이 전자기파의 편의(便倚)방향을 정의한다.

가장 간단한 모양의 전자기파는 직선으로 편의된 평면전자기파로서 전기파와 자기파는 각각 서로 직교하는 평면 내에서 진동하고 있으며, 전자기파는 이들 평면의 교선(交線) 방향으로 전파한다[그림].

전자기 파는 파장(nm)에 따라 ① 이하 : 선 ② ~1:X선 ③ l~400 : 자외선 ④ 400~800 : 가시광선 ⑤ 800~1,000 : 적외선 ⑥ 1,000 이상 : 전파 등으로 분류된다.

진공 속에서는 전자기파의 전파 속도는 파장에 관계없이 일정하며, 그 값은 광속(光速) c=2.99792×m/s이다.

전자기파가 발생하는 근원은 운동하는 하전입자(荷電粒子 ; 예컨대 전자 또는 원자핵)이다.

그 운동이 영(0)이 아닌 가속도성분을 가질 때는 발생한 전자기파가 에너지나 운동량을 전파할 수 있다.

이 현상을 전자기파의 복사(輻射)라 한다.

복사된 전자기파는 진공 속을 직진한다.

전자기파는 물질과 만나면 물질 속의 전자나 원자핵과 같은 하전입자와 상호작용을 한다. 

상호작용의 결과로서 2가지 현상이 일어날 수 있다.

하나는 물질에 의한 전자기파의 흡수인데, 그때 전자기파의 에너지는 물질의 내부 에너지로 변환 된다.

다른 하나는 물질에 의한 전자기파의 산란(散亂)이다.

상호작용에 의해 물질 속의 하전입자는 가속도운동을 하게 되므로 전자기파와 상호작용한 하전입자는 전자기파를 복사한다.

복사된 전자기파는 산란파(散亂波)를 형성한다.

산란파 중 물질 외부로 복사된 것은 반사파(反射波)를 구성하고, 물질 내부로 복사된 산란파는 산란을 되풀이하면서 물질 속을 진행한다.

전자기파는 그 전파방향으로 0이 아닌 운동량성분을 가지므로 물질과 상호작용할 때 물질에 압력을 미친다.

이것을 광압(光壓)이라고 한다.

이와 같은 전자기파의 여러 성질은 모두 J. C. 맥스웰의 방정식을 써서 정량적(定量的)으로 도출할 수 있다.



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