전자기파란 무엇인가?

전자파는 전자기장의 흐름에 의해 생성되는 일종의 전자기 에너지이다. 즉 전기가 흐를 때 주변에서 전기장과 자기장이 동시에 발생하는데 주기적인 변화로 발생하는 파동을 전자기파라고 한다. 가시광선도 전자파에 속하며, 전파, 적외선, 자외선, X선 등의 전자파는 우리 눈에는 보이지 않는다. 기존 역학에서 전자기 방사선의 효과는 방사선의 주파수와 주파수에 따라 동시에 달라진다. 가시적 전자기 복사나 더 긴 파장의 경우, 셀이나 다른 물질에 대한 손상은 주로 전력에 의해 결정되는데, 이는 많은 광자의 결합 에너지 때문인 가열에 기인한다. 반면, 자외선이거나 보다 에너지 넘치는 전자기 복사는 화학 물질이나 살아있는 세포가 가열만으로 인한 손상보다 더 많은 손상을 입는다. 고에너지 광자의 경우, 개별 광자는 분자에 직접 영향을 미친다.

전자파 이론

맥스웰 방정식

맥스웰은 전기장과 자기장의 파동 방정식과 그 대칭성을 유도함으로써 전기장과 자기장의 파동 특성을 발견했다. 맥스웰은 파동방정식에 의해 예측된 전자기파의 속도가 측정된 빛의 속도와 일치하기 때문에 빛이 전자기파라고 결론지었다. 맥스웰 방정식은 헤르츠의 전파 실험을 통해 증명되었다. 맥스웰의 방정식에 따르면, 공간에서 변화하는 전기장은 항상 시간에 따라 변하는 자기장에 묶여 있다[6] 마찬가지로 시간에 따라 변하는 자기장도 공간에 따라 변하는 전기장에 묶여 있다. 전자기파에서, 전기장의 변화는 한 방향으로의 자기장을 동반하며, 그 반대도 마찬가지이다. 이 관계는 다른 관계를 수반하지 않지만, 시간과 공간에서처럼 두 가지 변화가 동시에 일어나며 특수 상대성 이론과 깊은 관련이 있다. 사실 자기장은 전기장의 상대론적 왜곡으로 볼 수 있고, 둘의 관계는 시공간 변화에 대한 은유 이상의 의미가 될 수 있다. 둘 다 우주까지 뻗어 나가 그들의 근원에 영향을 미치지 않는 전자기파를 형성한다. 이러한 가속 전하에 의해 형성된 전자파 거리는 공간을 통해 전달된다.

근거리 원거리

맥스웰 방정식은 전하와 전류가 그들 근처에서 특정한 종류의 전자기장을 생성한다는 것을 보여준다. 게다가, 이것은 전자 복사와는 다르게 동작한다. 전류는 직접 자기장을 형성하는데, 전류와의 거리에 따라 강도가 감소하는 자기 쌍극자 형태이다. 마찬가지로, 몸체에서는 전압 차이에 의해 이동된 전하가 거리에 따라 감소하는 전기 쌍극자 장을 형성한다. 그들은 접전지역이다. 그들 중 누구도 전자기 복사를 하지 않는다. 대신, 변압기 또는 금속 검출기의 코일 근처에서 전자기 유도와 같이 근원(이동 부하 또는 전류 부하)에 에너지를 전달하는 특정 전자기장의 거동에 관한 것이다. 대표적으로 단거리 분야는 그 기원에 큰 영향을 미친다. 에너지가 전자기장에서 수신기로 전달될 때마다 소스 또는 송신기의 전하가 증가합니다(반응 감소). 그러나 이들은 우주공간으로 뻗어 나가지 않고, 수신기가 없으면 반송파에 전력을 돌려줌으로써 진동한다. 반면에, 원거리 필드는 전송 매체가 없는 전송 사본이다. 즉, 이 원거리 필드를 만들려면 소스로부터 우주로 필드를 내보내는 데 에너지가 필요하다. 이 전자기장에서, 근원으로부터 멀리 떨어진 부분을 전자기 복사라고 한다. 이 먼 필드는 소스와의 상호 작용 없이 확장됩니다. 그들은 반송파(소스) 또는 수신기와는 독립적인 단일 에너지가 있다는 점에서 독립적이다. 일반적으로 이러한 파동은 장애물이 없으면 원천에서 구 모양으로 모든 방향으로 확장된다. 따라서 이 구 위의 점에 도달하는 전자기 복사의 에너지는 역제곱의 법칙을 따른다. 그것은 근원 분야에 어긋난다. 근접 장은 역제곱의 법칙에 따라 에너지를 전달하므로 거리가 멀수록 에너지가 보존되어 전달되지 않는다. 즉, 거리가 멀수록 전달되는 에너지가 적어지며, 손실된 에너지는 소스로 돌아가거나 근처의 수신기(변압기의 제2코일 등)로 전달된다. 원장(전자 복사)과 뿌리 길이는 서로 다른 생성 메커니즘이며 맥스웰 방정식의 다른 항을 만족하게 한다. 자기장이 가까운 자기장에 있는 부분은 소스 전류에 의한 것이고, 전자기 방사선의 자기장은 오직 전기장의 국소적인 변화에 의한 것이다. 마찬가지로, 근접 장의 전계 부분은 소스 전하의 분포에 기인하는 반면, 전자기 방사선의 전계 부분은 국소 자기장 변화에 기인한다. 전자기 복사로 전계를 생성하는 과정과 근접 장에 의해 전계를 생성하는 과정은 거리에 따라 다르다. 이러한 이유로 전자기 복사는 근원으로부터 충분히 멀리 떨어져 있을 때 근거리보다 더 많은 에너지를 전달할 수 있다. 여기서 충분한 거리는 이미 확장된 전자기장이 광속으로 전파된 거리를 전위가 그 근원과 전류가 변화하여 다른 전자기장을 생성하는 데 걸리는 시간을 의미한다.