반사 (Reflection)

전자기파는 금속을 만나면 완전반사(total reflection)를 한다. 이 성질을 이용하여 금속을 통해 전자파를 차폐하거나 반사판으로 전자기파를 특정 방향으로 보내는 것이 가능하다. 또한 진행중인 매질과 성분이 다른 매질을 만났을 때는 일정량이 반사된다. 여기서 한가지 주의 깊게 볼 것은, 전자파는 입사각과 같은 각으로 반사된다는 사실이다. 이것을 흔히 스넬의 법칙(Snell's law)라고 불리운다.

금속에 대한 전자기파의 반사의 원리는, 정확히 표현하면 반사라기 보다는 재생산의 의미로 볼 수 있다. 진행중에 금속을 만난 전자기파는, 전기를 잘 통하는 도체에 닿으면서 거의 모든 에너지가 순간적으로 금속 표면의 전류로 변화된다. 이로 인해 갑작스럽게 발생된 표면전류는 입사각과 같은 각도의 전자기파를 생성해 버린다. (전자기파의 생성원리 자체가 전류의 변화라는 점을 상기할 것) 이 과정에서 금속의 loss term, 즉 도전율에 따라 약간의 손실이 발생한다.

산란 (Scattering)

산란이란 전자기파가 진행하다가 만난 물체 표면에서 구조특성에 따라 사방으로 전자기파가 흩어지는 현상을 의미한다. 이것은 언뜻 보면 반사와 매우 유사한 개념처럼 보인다. 하지만 반사는 전자기파가 입사각과 반사각으로 거의 모든 에너지가 한꺼번에 움직이는 것을 의미하지만, 산란은 에너지가 분산되는 난반사를 의미한다. 그리고 겉보기에는 평평해서 반사만 일어나는 듯한 물체도 가까이서 무한히 확대해서 보다 보면 표면이 미세하게 울퉁불퉁하기 때문에 적든 많든 산란을 일으키게 된다. 이러한 산란은 금속과 유전체 등 모든 재질표면에서 발생하는 것으로서 레이다 측정의 중요한 요소가 된다. 산란은 평평하거나 완만한 굴곡에서 가장 적게 발생하며, 뾰족한 모서리에서 가장 강렬하게 발생한다.

회절 (Diffraction)

전자기파가 진행중에 장애물을 만났을 때 옆으로 돌아서 진행하는 현상이다. 만약 이현상이 없었다면 오늘날의 이동통신은 거의 불가능했을지 모른다. 저주파 신호가 더욱 멀리 도달하는 이유는 바로 주파수가 낮을수록 회절성이 강해서이다. 주파수가 높아지면 전자기파는 점점 더 직진성이 강해져서 결국에는 가시광선처럼 LOS (Line of Sight), 즉 직선 영역에서의 통신만 가능해진다.

굴절 (Refraction)

전자기파가 물리적 성분이 다른 재질에 입사했을 때 그 재질차이에 의해 진행방향이 옆으로 변화하는 것을 의미한다. 아마 초등학교시절 수저를 물에 담그었을 때 휘어보이는 실험을 많이 했을 텐데, 바로 그것과 같다.

이 성질을 이용하면 재질차이를 이용하여 전반사를 유도해낼 수 있는데, 이것을 이용해 만든 것이 바로 Optical fiber(광섬유)이다. 전자기파의 입사각이 일정 각 이상으로 비스듬히 눕기 시작하면 굴절각이 수평각을 넘어서게 되어 결국 다른 매질로 전자기파가 입사하지 못하고 완전반사(total reflection)하게 된다. 결국 일종의 waveguide처럼 동작하여 신호를 선로 끝까지 않전하게 보낼 수 있게 된다. 페라이트 전파흡수체면에 전자기파를 입사하면 내부적으로 전반사를 이루며 에너지를 소멸시키는 것도 비슷한 원리이다.

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