음파의 성질(예비)

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일반물리학실험레포트입니다

목차

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본문내용

1. 실험목적
관속에서 파의 공명현상을 이해하고 이를 이용해 공기중의 음파의 파장과 속도를 측정한다.
2. 실험원리
- 정상파
정상파는 서로 마주보고 달려오는 조화파의 파장과 진폭이 같을 때 두파가 겹쳐지는 부분에서 마치 공간에 파동이 머무르고 있는 듯한 양상을 보이는 현상을 말한다. 아래 그림에서 마주보고 다려오는 정현파가 중앙부근에서 만날때 진동하는 부분과 진동을 하지 않는 부분이 있는 것을 알 수 있다. 여기서 두 파의 파장과 진폭은 동일하다.
두파가 만나서 정상파가 만들어지는 경우는 파가 매질의 경계로 입사하여 그 파와 동일한 진동수, 진폭의 반사파가 만들어지는 경우에도 관측할 수 있다. 줄을 벽에 매달고 한쪽 끝을 흔들어주면 벽에서 반사되는 줄의 진동과 만나서 결과적으로 머무른채 진동하는 것을 관측해보자.
두 파동이 동일한 진동수 파장을 가지고 있으면서 반대방향으로 진행하고 있을 때 이를 합성하면 아래의 수식으로 보인 바와 같이 시간에 따라 진동하는 함수부분과 공간의 함수부분 두 개의 곱으로 나타내어 진다. 즉 공간에 고정된 패턴을 하고 있음을 알 수 있다.
줄의 모든 부분은 같은 위상으로 진동을 하는데 그 진폭은 위치에 따라 다르다. 진폭이 가장 큰 부분을 배라하고, 진동이 없어서 진폭이 0인 부분을 마디라 한다. 인접한 마디와 마디사이, 배와 배사이의 거리는 파장의 반이 된다. 위 그림처럼 정상파는 시간이 흐름에 따라 파가 진행하는 것이 아니고 그 자리에서 진동을 하는 것이어서 멈추어 선 파동이라 할 수 있다.
실제의 줄의 전상파의 사진. 왼쪽이 묶여 있는 줄의 오른쪽을 진동시켰을
때 그 진동수가 특별한 경우 왼편의 사진 같이 가운데만이 크게 진동하는
특이한 파동이 된다. 이처럼 공간에 머무는 파동을 정상파라 한다.

참고 자료

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