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여러분은 앞에서 내가 역학은 뉴턴 한 사람이 처음부터 시작하여 끝까지 완성시켰지만 전자기학은 여러 사람들에 의해서 근 200년에 걸쳐서 발전해 나왔다고 말 한 것을 기억합니까? 역학은 사실 라고 잘 알려진 운동법칙 하나를 공부하는 분야입니다. 그래서 이 법칙을 뉴턴의 운동법칙 또는 뉴턴의 운동방정식이라고 부릅니다. 그리고 그런 이유로 역학은 뉴턴 한 사람에 의해서 완성되었다고 말하여도 지나치지 않습니다. 그런데 지금까지 여러분이 배운 것처럼 전자기에서는 중요한 법칙만 들더라도 쿨롱 법칙, 가우스 법칙, 비오-사바르 법칙, 암페어 법칙, 패러데이 법칙 등 여러 가지임을 알 수 있습니다. 이처럼 전자기학은 여러 사람에 의해서 조금씩 발전해 나왔습니다.
본문일부/목차
에는 전기장과 자기장이 모두 포함되어 있습니다. 그래서 이들 두 식으로부터 전기장 또는 자기장을 소거하고 전기장 하나만 또는 자기장 하나만이 만족하는 방정식을 만들었더니 놀랍게도 그 방정식이 바로 파동방정식과 같았습니다. 파동방정식이란 파동이면 만족하는 방정식입니다. 그래서 맥스웰은 전기장과 자기장이 파동을 만들어 공중에서 전파해 나갈 것이라고 예언한 것입니다. 이 사실을 가지고 사람들은 맥스웰이 전자기파를 이론으로 예언했다고 말합니다.
맥스웰이 이론적으로 예언한 전자기파가 실제로 존재한다는 실험적 증거가 나오기까지 그리 오랜 기간이 걸리지 않았습니다. 헤르츠라는 독일의 물리학자가 전자기파를 실험으로 만들었던 것입니다. 그리고 곧 뒤이어 이태리의 마르코니라는 사람은 전자기파를 무선통신에 이용하고 라디오를 발명하였습니다.
그런데 맥스웰이 이론적으로 구한 전자기파에 대한 파동방정식에는 전자기파의 속력이 와 같다고 나왔습니다. 여기서 는 쿨롱 법칙에 나오는 비례상수에 들어있는 진공의 유전율로 당시에 그 값을 잘 알고 있었습니다. 또한 도 비오-사바르 법칙에 나오는 비례상수에 들어있는 진공의 투자율로 역시 당시에 그 값을 잘 알고 있었습니다. 그리고 놀라운 사실은 잘 알고 있는 값과 값을 대입하여 전자기파의 속력인 를 계산해 보았더니 초속 30만 가 나왔습니다. 그런데 그 속력은 바로 당시에 알려진 빛의 속력과 같았습니다. 그래서 맥스웰은 빛도 전자기파일 것이라고 생각하였습니다.
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