유전체의 전자기파 흡수과정 (저주파수, EMI S, 마이크로파, 전자레인지)

 

- 유전체의 전자기파 흡수과정

- 마이크로파 영역에서의 유전체 전자기파 흡수

- 자외선 이상에서의 유전체 전자기파 흡수

- 중간 주파수 영역에서의 유전체 전자기파 흡수

- 물질별 유전율

 

유전체의 전자기파 흡수과정

 

유전체의 전자기파 흡수과정 (저주파수, EMI S, 마이크로파, 전자레인지)

 

• 유전체가 전자기파의 에너지를 흡수하는 과정은 주파수에 따라 다양한 메커니즘을 갖는다.
• 완화효과: 분자의 영구쌍극자와 유도쌍극자 성질에 관련 있다. 낮은 주파수에서 장이 충분히 느리게 변한다면 쌍극자들은 장이 변하기 전에 평형에 도달할 수 있다. 쌍극자가 장의 변화를 따라가지 못할 만큼 매질의 점성이 크다면, 장의 에너지는 흡수되어 손실된다.
• 극성 유전체 매질 속에 있는 분자들에 저주파 전자기파를 가하면 분자들은 장의 움직임에 따라 주기적으로 회전하게 된다.

 

마이크로파 영역에서의 유전체 전자기파 흡수

 

• 마이크로파 영역(1m,300MHz~1mm,300GHz)에서는 물 분자가 주기적으로 회전, 이로 인해 물 분자간 수소결합이 깨진다.
• 전자기장은 수소결합에 대해 일을 해준 셈이고, 이 에너지는 열의 형태로 물질 속에 흡수된다.
• 전자레인지가 물을 포함하고 있는 물질을 가열하는 원리와 같다. (물의 경우 마이크로파 영역과 원자외선 영역에서 전자기파를 강하게 흡수한다.) --> EMI S은 이 부분을 막는 거다. 수분 함량이 많으면 유전율이 크고

 

 

자외선 이상에서의 유전체 전자기파 흡수

 

• 자외선 이상(400nm이하,10^15Hz이상)의 고주파 영역에서는 주파수가 너무 커서 분자들이 흡수하지 못하고 대신 원자들이 흡수하게 된다.
• 이렇게 흡수된 에너지는 원자내 전자를 여기시키는데 사용된다.
• 플라즈마 주파수 영역에서는 전자들이 완전히 이온화되고 따라서 전도성을 보이게 된다.

 

중간 주파수 영역에서의 유전체 전자기파 흡수

 

• 중간 주파수 영역의 에너지는 전자에 이용되기에는 너무 작고 회전운동에 이용되기에는 너무 크다.
• 이 에너지는 분자의 진동운동 형태로 흡수된다.
• 물의 경우 이 영역이 파란색 영역에 해당하는데 여기서 흡수율이 급격히 떨어지게 된다. 즉 파란 빛은 물에 잘 흡수되지 않고 반사되는 것이다. (가시광선 영역)

 

물질별 유전율

 

수분함량이 많은 조직은 수분함량이 적은 조직에 비해 유전율이 10배 정도 크다. (피부, 근육 > 지방 뼈)

https://www.emerson.kr/ko-kr/automation/brands/magtech/dielectric-constants-reference

 

 

 

마치며

 

<참고>

에너지가 크면 (진동수가 크면) 투과가 잘되고, 파장이 길면 회절이 잘된다, 멀리간다.

(주파수 = 진행속도/파장)

즉, 작은 에너지의 전파 에너지만 차단/흡수할 수 있으면서 가시광선 영역은 통과하는 EMI S가 투명한 EMI S이 되는 것이다.