전자파 및 평면파

전기기사 필기 2011년 2회 11번

Q문제

진공 중에서 빛의 속도와 일치하는 전자파의 전파 속도를 얻기 위한 조건은?

유사 문제 링크

선택지 분석

ϵ_{s} = μ_{s} = 0

비유전율과 비투자율이 0이면 분모가 0이 되어 속도가 정의되지 않거나 무한대가 되므로 물리적으로 성립할 수 없습니다.

ϵ_{s} = 0, μ_{s} = 1

비유전율이 0이면 속도 공식의 분모가 0이 되어 속도가 정의되지 않으며 진공의 조건인 1을 만족하지 않습니다.

ϵ_{s} = μ_{s} = 1

전자파의 전파 속도가 진공 중의 빛의 속도와 같아지려면 매질의 비유전율과 비투자율이 모두 1이어야 합니다.

•

Step 1: 임의의 매질 내에서 전자파의 전파 속도

v

는

v = \frac{1}{ϵ μ} = \frac{1}{ϵ _{0} ϵ _{s} μ _{0} μ _{s}}

로 표현됩니다.

•

Step 2: 진공 중에서 빛의 속도

c

는

c = \frac{1}{ϵ _{0} μ _{0}}

입니다.

•

Step 3:

v = c

가 되기 위한 조건은 분모의 비유전율(

ϵ_{s}

)과 비투자율(

μ_{s}

)의 곱이 1이 되어야 하므로, 진공 상태인

ϵ_{s} = 1, μ_{s} = 1

일 때 일치합니다.

ϵ_{s}

와

μ_{s}

는 관계가 없다.

전파 속도는 매질의 유전율과 투자율의 제곱근에 반비례하므로 매우 밀접한 관계가 있습니다.

비유전율과 비투자율이 1보다 크면 속도는 어떻게 되나요?

매질의 비유전율이나 비투자율이 1보다 커지면 분모가 커지므로 전파 속도는 진공 중의 빛의 속도보다 느려집니다.

진공의 비유전율과 비투자율 값은 항상 1인가요?

네, 비유전율과 비투자율은 진공의 유전율과 투자율을 기준으로 한 상대적인 비이므로 진공에서는 항상 1입니다.