물리 실험 8-파동(서울대)

소개

1. 실험 목적과 배경
파동은 떠는 물리량의 크기가 시간이 지나면서 공간상으로 진행해나가는 것을 가리킨다. 파동에는 떠는 물리량에 따라서 탄성파, 수면파, 소리 또는 초음파, 전자기파 등이 있다. 또, 떠는 방향에 따라서는 가로파동과 세로파동로 나눈다. 파동을 기술할 때는, 떨림의 형태가 반복되는 거리와 시간을 사용하며 또, 동등하게는 각각의 역수에 해당하는 파수와 떨기수를 사용하기도 한다. 파동의 속력은 파장과 떨기수의 곱과 같다. 파동은 진행경로의 도중에 장애물이 있으면 진행방향을 바꾼다. 대표적인 예로 반사와 굴절이 있다. 그러나 장애물의 크기나, 장애물에 뚫린 구멍의 크기가 파동의 파장에 가깝게 작아지면 에돌이라고 불리우는 파동 특유의 현상이 나타난다. 또한, 서로 다른 경로를 거친 파동이 합치게 되면 간섭현상이 나타나는데, 간섭현상을 보이기 위해서는 겹치는 파동의 위상관계가 시간에 따라 변하지 않는 결맞는 파동이어야 한다. 이 실험에서는 수면파장치를 사용하여 결맞는 파동을 발생시키고, 그 진행특성과 간섭효과를 조사한다.

+x 방향으로 진행하는 파동의 일반적인 표현식은 시간 t, 위치 x 에서의 떨림의 크기가
y(x,t) = ym sin(kx-ωt) (1)
로 쓸 수 있으며, 이때 ym 은 진동의 크기 즉, 진폭이고 ω 는 각떨기수, 그리고 k 는 파수이다. 또, 각떨기수와 파수는 떨기수 f 와 파장 λ에 각각
ω = 2πf (2)
k = 2π/λ (3)
으로 연관된다. 파동의 속력 v 는 식(1)에서 사인(sine)함수의 위상인 (kx-ωt) 가 일정한 위치 x 가 시간 t 에 따라서 변하는 율이므로
v = x/t = ω/k = fλ (4)
이다. 엄밀하게는 이 속력을 파동의 위상속도(phase velocity)라고 부른다. 한편 파동에 의해 에너지가 전달되는 속도를 군속도(group velocity)라고 하며, 군속력은
vg = dω/dk = v + kdv/dk = v - λdv/dλ (5)
이다.

목차

1. 실험 목적과 배경

2. 실험 장치

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 논의

본문내용

1. 실험 목적과 배경
파동은 떠는 물리량의 크기가 시간이 지나면서 공간상으로 진행해나가는 것을 가리킨다. 파동에는 떠는 물리량에 따라서 탄성파, 수면파, 소리 또는 초음파, 전자기파 등이 있다. 또, 떠는 방향에 따라서는 가로파동과 세로파동로 나눈다. 파동을 기술할 때는, 떨림의 형태가 반복되는 거리와 시간을 사용하며 또, 동등하게는 각각의 역수에 해당하는 파수와 떨기수를 사용하기도 한다. 파동의 속력은 파장과 떨기수의 곱과 같다. 파동은 진행경로의 도중에 장애물이 있으면 진행방향을 바꾼다. 대표적인 예로 반사와 굴절이 있다. 그러나 장애물의 크기나, 장애물에 뚫린 구멍의 크기가 파동의 파장에 가깝게 작아지면 에돌이라고 불리우는 파동 특유의 현상이 나타난다. 또한, 서로 다른 경로를 거친 파동이 합치게 되면 간섭현상이 나타나는데, 간섭현상을 보이기 위해서는 겹치는 파동의 위상관계가 시간에 따라 변하지 않는 결맞는 파동이어야 한다. 이 실험에서는 수면파장치를 사용하여 결맞는 파동을 발생시키고, 그 진행특성과 간섭효과를 조사한다.

+x 방향으로 진행하는 파동의 일반적인 표현식은 시간 t, 위치 x 에서의 떨림의 크기가
y(x,t) = ym sin(kx-ωt) (1)
로 쓸 수 있으며, 이때 ym 은 진동의 크기 즉, 진폭이고 ω 는 각떨기수, 그리고 k 는 파수이다. 또, 각떨기수와 파수는 떨기수 f 와 파장 λ에 각각

참고자료

· 없음