1. 파장(Wavelength) 이란?
ㅇ 한 주기 동안 파(波)가 진행한 거리 (1 주기분의 길이)
- (시간 주기성이 아닌, 공간 주기성을 나타냄 ☞ 3.항 참조)
ㅇ 파장 표기 : λ (람다,lamda)
ㅇ 파장 단위 : 1 Å(angstrom,옹스트롬) = 10-10 m
2. 파장 대역
ㅇ 빛의 파장 대역
- 통상 380 ~ 780 nm 사이의 인간의 눈으로 느낄 수 있는 가시광선 영역을 말함
. 파랑 약 480nm 이하, 녹색 약 480~560nm, 빨강색 약 630nm 이상 등
- 넓게는 자외선(10~397㎚), 가시광선, 적외선(780~1000㎚) 영역 까지,
- 더 넓게는 감마선(0.03㎚ 이하), X 선(0.03~30㎚)까지도 포함하기도함
ㅇ 광통신의 파장대역 ☞ 광통신 파장대역 참조
- 1550nm 등의 파장대는, 광신호 손실이 가장 작은 파장대역
. 대부분의 광통신이 이 파장대역을 이용 ☞ 광섬유 파장별 창 참조
- 실리카 광섬유의 저손실 파장대역 : 1250~1650nm
- 광섬유 전파모드별 저손실 파장대역
. SMF인 경우 : 1310nm, 1550nm
. MMF인 경우 : 850nm, 1310nm
- 단 파장, 장 파장의 일반적 구분
. 단 파장 : 1.6 (또는 1.5) ㎛ 이하
. 장 파장 : 1.6 (또는 1.5) ㎛ 이상
3. 파동,파장,파수,주파수의 비교
ㅇ 파동(Wave) : 질량의 이동은 없지만, 에너지/운동량의 운반은 있음
ㅇ 파장(Wavelength) : 파동의 진행 거리 (시간 단위 당 파동의 거리)
ㅇ 파수(Wave Number) : 파동의 진행 거리(파장)의 역수 (길이 단위 당 파동의 개수)
ㅇ 주파수(Frequency) : 파동의 반복 회수(변화율) (시간 단위 당 파동의 개수)
※ ( 반복성 및 단위 )
- 시간 반복성 : 시간 주기(Temporal Period) [초]
. 시간 주기의 역(逆) : 시간 주파수(Frequency) [Hz]
- 공간 반복성 : 파장(Wavelength) [m]
. 공간 파장의 역(逆) : 파수(Wave Number) = 공간 주파수 [1/m]
4. 파장,속도,주파수 간의 중요 관계식
※ 파동이 전파할 때, 공간과 시간을 연결해주는 개념이 속도임
ㅇ λ = υ/ f
- 파장( λ), 속도( υ : 통상 `빛 속도`를 기준함), 주파수( f )
. 자유공간 상의 빛 속도는 불변의 물리 상수로 간주됨
5. 파동의 표현식 : (주요 파라미터 : 파장,위상,위상정수,진폭 등)
ㅇ 균일 평면파의 파동 표현 例
- 위 파동식은 위상정수 β를 갖고 양의 z 방향으로 진행하는 균일 평면파를 나타냄
. 라디안 파장(λ) = 위상이 2π[rad] 만큼 변할때 이동한 거리
.. βλ = 2π
.. λ = 2π/β
6. 파장 및 소자 크기 관계
ㅇ 무선 전파(電波)의 경우 주파수가 높아서 파장이 짧아지면,
- 회로의 크기가 작아질 수 있기 때문에 소형 경량화 제품이 가능하게됨
7. 에너지 운반
ㅇ 파동의 에너지 운반
- 전자기파의 에너지 전파 ☞ 포인팅 벡터 참조
* [참고] 역학적 파동의 에너지 전파
. 매질의 파동이 단위 체적 내에 포함된 역학적 에너지를 운반함
.. 例) 음파, 수면파 등
ㅇ 입자의 에너지 운반
- 입자의 에너지 전파 ☞ 운동에너지 참조
- 광자의 에너지 전파 ☞ 물질파 참조
* [참고] 광자의 에너지 및 파장 간의 관계식
. Ephoton : 광자 에너지, △E : 에너지 간격(준위 차이)
. h = 6.626 x 10-34 [J·s] = 4.136 x 10-15 [eV·s] : 플랑크 상수
. c = 3 x 108 [m/s] : 빛의 속도