2. 복사 전달

참고: 교과서 제9장

서설

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지구 대기는 거의 전 파장 대역에서 빛을 흡수하는데, 가시광, 근적외선, 전파 영역에서만 투명하다.

우리가 관찰하는 것은 사물 자체가 아니라 “ 빛 ” 이 우리에게 주는 인상. 하지만, 그 인상을 통해 우리는 빛을 발광하는 사물과 그 주변 환경에 관한 수 많은 정보를 알아낼 수 있다.

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빛의 성질

  • 토머스 영의 간섭 실험: 빛의 파동성 암시
  • 제임스 클러크 맥스웰: 빛은 전자기파
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(1)
\begin{align} {1 \over {2^2}} {{\partial^2 \vec{E} } \over {\partial t^2}} - \vec{\nabla}^2 \vec{E} = 0, \quad {1 \over {c^2}} {{\partial^2 \vec{B} } \over {\partial t^2}} - \vec{\nabla}^2 \vec{B} = 0, \\ c = {1 \over \sqrt{\mu_0 \epsilon_0} } = 2.99792458 \times 10^8\ \mathrm{m/s} \end{align}
(2)
\begin{align} \lambda \nu = c; \qquad \nu = {c \over \lambda} \end{align}
­
이 방정식에서 빛의 속도는 상대적 개념이 아닌 상수. 아인슈타인의 상대성 이론 등장을 예고
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플랑크 곡선

  • 플랑크의 흑체복사 이론: 양자역학 탄생의 전조

“이 현상을 설명하기 위해서는 빛의 에너지는 양자화 되어있어야 한다”

(3)
\begin{align} \epsilon & = h \nu \\ E & = n h \nu \end{align}
­
$E =$ 에너지,
$n = 1, 2, 3, 4, 5, \cdots \in \mathbb{Z}$
$h = 6.626 \times 10^{-34}\ \mathrm{J \cdot s}$: 플랑크 상수
$\nu =$ 진동수 [㎐]

입체각

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­

(4)
\begin{align} dA & = r^2 \sin \theta\ d \theta\ d \phi \\ d \Omega & := {{dA} \over {r^2}} = \sin \theta\ d \theta\ d \phi \end{align}
(5)
\begin{align} \Omega & = \int d \Omega \\ & = \int_0^\pi \int_0^{2 \pi} \sin \theta\ d \theta\ d \phi = 4 \pi \quad \mathrm{[sr]} \end{align}
­
㏛: 스테라디안. 입체각의 단위.

세기(intensity)

(6)
\begin{align} I_{\nu} = I_{\nu} (\theta, \phi) \end{align}

선속(flux)

광도(luminosity)

복사 전달

불투명도