헤르츠의 전자기파 발생

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전파 시대를 연

‘헤르츠’(Hertz)의 전자기파(라디오파) 발생

 

  

번개가 치거나 형광등을 켜면 라디오에서 잡음이 발생하는 것은, 방전이 일어난 곳에서 전자기파가 발생하기 때문이라는 것을 우리는 알고 있다.

 

맥스웰(James Clerk Maxwell 1831-1879)은 1864년에 전자기파가 존재한다는 것과, 전자기파가 가진 성질을 나타내는 수식을 발표했다(맥스웰의 방정식 참조). 그러나 그로부터 4년이 지나도록 전자기파(전파)를 만드는 방법을 아무도 모르고 있었으며, 오늘날과 같은 전파통신시대가 오리라고는 누구도 상상하지 못하고 있었다.

 

독일의 물리학자 하인리히 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz 1857-1894)는 1884년에 오늘날의 전파시대를 열게 한 놀라운 발견을 했다. 당시 그는 칼스루헤 공과대학의 젊은 교수였다. 그는 유행하던 실험도구인 유도 코일을 이용한 방전기를 만들어, 청동으로 둥글게 만든 전극 틈새에서 방전 불꽃이 튀도록 했다. 그리고 이 방전기로부터 1m 정도 떨어진 위치에 루프 모양으로 만든 코일을 설치했다. 루프의 끝에는 작은 청동 전극을 붙였으며, 두 전극 사이를 아주 가깝게 했다(그림 참조).

 

헤르츠는 유도 코일에 전류를 흘려줄 때마다, 루프의 두 전극 사이에 푸른색의 작은 방전이 발생하는 것을 보고 매우 놀랐다. 이 실험으로 빛보다 파장이 긴 전자기파의 존재가 증명되었다. 1년 후, 헤르츠는 전자기파(전파)의 속도를 측정하여, 빛의 속도와 같음을 확인했다. 또한 그는 실험을 계속하여 전자기파는 빛과 마찬가지로 반사도 하고 굴절도 한다는 것을 증명했다. 그가 처음 만든 유도 코일에서 나온 전자기파의 파장은 약 3m였다.

 

이런 발견을 하고도 헤르츠는 자신이 얼마나 중요한 연구를 했는지 알지 못하고 있었다. 그러나 헤르츠의 업적은 이탈리아의 물리학자 굴리엘모 마르코니(Guglielmo marconi 1874-1937)로 하여금 전선 없이 공중으로 정보를 송수신하는 무선전신을 발명하도록 했다. 그의 영예를 기려 전자기파의 주파수를 나타낼 때는 헤르츠(hertz)라는 단위를 사용한다.

 

오늘날 우리는 전자기파를 이용하여 온갖 방송 시스템과, 인공위성과도 연결되는 수백 가지 통신기기를 개발하여 활용하고 있다.

 

전자기파는 파장에 따라 방송파(중파, 초단파, 단파 등), 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선으로 크게 나누고 있다. 

 

 

 

 

왼쪽은 유도 코일을 이용한 전파 발생기(Spark Gap Transmitter)이고 오른쪽은 루프형 전파 수신기(Receiver 최초의 쌍극자 안테나)이다. 전파 발생기에 전류를 흘리면 전극 사이에 방전(spark)이 일어나며 전자기파가  발생한다. 이때 나온 전자기파는 쌍극자 안테나에 수신되어, 양 끝 청동 구슬 사이에 작은 방전이 발생한다.

 

 

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