구스-헨첸 이동 (Goos–Hänchen Shift)
한 줄 정의: 전반사되는 빛살이 기하광학 예측보다 경계면을 따라 약간 옆으로 밀려서 반사되는 현상입니다.
쉽게 풀면
기하광학에서는 전반사가 경계면의 한 점에서 즉시 일어난다고 봅니다. 그러나 실제 빛살은 경계면 너머로 소멸파 형태로 살짝 스며들었다가 나오기 때문에, 반사된 빛살이 파장 정도 거리만큼 옆으로 이동해 있습니다. 이 옆 이동이 구스-헨첸 이동입니다.
왜 중요한가
작은 굴절률 변화에도 이동량이 크게 달라질 수 있어 고감도 센서 원리로 연구되고, 표면 플라즈몬 공명·메타표면에서 이동량을 증폭하는 논문이 많습니다. 도파로에서 광선 모델의 유효 두께를 설명할 때도 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"표면 플라즈몬 공명 조건에서 구스-헨첸 이동이 수십 파장 수준으로 증폭되어 굴절률 센싱 감도가 향상되었다."
공명 조건에서 옆 이동이 크게 늘어나 작은 굴절률 변화도 감지할 수 있었다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
1947년 Goos와 Hänchen이 실험으로 확인했으며, 반사계수 위상이 입사각에 따라 변하는 정도로 이동량을 설명합니다(Artmann 공식). 편광에 따라 이동량이 달라지고, 입사면에 수직한 방향의 이동은 임베르트-페도로프 이동이라 따로 부릅니다. 흡수 매질이나 공명 구조에서는 음의 이동이 나타나기도 합니다.
주의할 점
일반적인 전반사에서 이동량은 파장 정도로 매우 작아 보통의 광선추적에서는 무시해도 됩니다. 소멸파 항목이 경계 너머로 스며드는 장 자체를 다룬다면, 이 항목은 그 결과로 생기는 반사 빔 위치 이동을 다룹니다.