전자파 및 평면파
전기기사 필기 2003년 3회 5번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
방향으로 진행하는 평면파로 맞지 않는 것은?
선택지 분석
1
성분이 0 이다.
오답 함정 분석
평면파는 진행 방향 성분이 존재하지 않는 횡파(TEM파)이므로 방향 진행 시 성분은 0이 되는 것이 맞습니다.
2
의 미분계수(도함수)가 0 이다.
오답 함정 분석
평면파는 진행 방향에 수직인 평면(평면)에서 전계와 자계가 균일하므로 에 대한 변화율은 0입니다.
3
의 미분계수가 0 이다.
오답 함정 분석
평면파는 진행 방향에 수직인 평면(평면)에서 전계와 자계가 균일하므로 에 대한 변화율은 0입니다.
의 미분계수가 0 이다.
정답 상세 해설
방향으로 진행하는 평면파는 축을 따라 위상이 변화하며 전파되므로 에 대한 미분계수는 0이 될 수 없습니다.
•
Step 1: 평면파의 횡파 성질을 확인합니다. 방향으로 진행하는 평면파는 전계와 자계가 진행 방향 성분을 갖지 않는 TEM(Transverse Electromagnetic)파입니다. 따라서 이며 성분은 0입니다.
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Step 2: 평면파의 균일성을 분석합니다. 평면파는 진행 방향에 수직인 평면(평면)상에서 전계와 자계의 진폭과 위상이 일정합니다. 따라서 와 방향에 대한 전계 및 자계의 변화율(미분계수)은 0입니다. 즉, 입니다.
•
Step 3: 진행 방향에 따른 변화를 고찰합니다. 파동이 방향으로 전파되기 위해서는 전계와 자계가 와 시간 의 함수여야 합니다. 파동방정식에 의해 이어야 파동이 진행될 수 있으므로, 의 미분계수가 0이라는 설명은 평면파의 전파 원리에 어긋납니다.
자주 묻는 질문
Q.
평면파에서 횡파(TEM파)의 특징은 무엇인가요?
전계와 자계가 서로 수직이며, 동시에 파동의 진행 방향과도 수직인 성질을 가집니다. 따라서 진행 방향 성분은 항상 0입니다.
Q.
왜 와 에 대한 미분계수가 0인가요?
평면파는 진행 방향에 수직인 무한한 평면 전체에서 전계와 자계의 세기가 동일한 균일 평면파를 가정하기 때문입니다.
Q.
방향 미분계수가 0이 아니라는 것은 무엇을 의미하나요?
파동이 축을 따라 이동하면서 위치에 따라 위상이 변하고 있다는 것을 의미하며, 이는 파동 전파의 필수 조건입니다.