3-2-1. 파동의 진행
[ 횡파 / 종파 / 호이겐스의 원리 / 파동의 중첩 ]
[파동]
연못에 돈을 던지면 사방으로 물결이 퍼져나갑니다. 물이 퍼져나가는 것이 아닙니다.
에너지가 퍼져나가는 것입니다. 물은 그 자리에서 아래 위로 운동할 뿐입니다.
이렇게 에너지가 사방으로 퍼져 나갈 때 나타나는 규칙적인 모양을 파동이라고
합니다. 대부분의 파는 물이나 공기를 타고 퍼져나가지만 빛은 아무 매질이 없는
진공 상태에서도 사방으로 파동의 형태로 우주 공간으로 퍼져나갑니다.
긴 고무줄을 한번 흔들면 파가 줄을 따라 쭉 진행해 갑니다. 이 파를 펄스파라고
합니다. 줄을 계속 상하로 흔들면 연속적으로 파동이 생겨 줄을 따라 달려갑니다.
이 파를 사인파라고 합니다. 파동은 다음과 같이 나타냅니다.
파장 ; 마루에서 다음 마루까지의 길이
진폭 ; 아래위로 흔들린 폭
주기 ; 한번 진동에 걸린 시간
진동수 ; 1 초 간 진동한 횟수 , 주기의 역수입니다.
예를 들어 1초간 10회 같은 모양을 반복했다면 1초에 10회 진동한 것이므로
1회 진동에 1/10초 걸린 셈이죠. 따라서 진동수는 10헤르츠 , 주기는 1/10 초죠.
그들끼리는 다음과 같은 관계가 있습니다.
파의 전파 속도 = 파장 / 주기 = 파장 x 진동수
[ 파동의 종류 ]
1. 횡파 ; 파동의 진행 방향과 직각 방향으로 매질이 운동하는 파동
빛이 횡파입니다. 또한 수면파나 지진파의 S 파, 기타줄의 파 ..
2. 종파 (소밀파) ; 파동의 진행 방향과 같은 쪽으로 매질이 운동하는 파동
소리가 종파입니다. 지진파의 P 파, 당긴 용수철 ....
파면이 직선형태일 때를 평면파, 곡선형태일 때를 구면파라고 합니다.
파가 진행해갈 때 자세히 보면 파면의 모든 점에서 새로운 동그란 파들이 생깁니다.
이 때 앞으로 퍼진 파는 아무도 없는 앞으로 계속 나아가고 반대로 뒤로 퍼지는 파는
뒤이어 따라 오는 파들과 충돌하여 순간적으로 상쇄되므로 우리가 볼 때는 파가
계속 앞으로만 퍼져 나가는 것처럼 보입니다. 제일 잎서가는 파면에서 또 다시 각
점을 중심으로 새로운 동그란 파가 생겨 같은 과장을 거쳐 파는 사방으로 퍼져
나갑니다. 이것을 호이겐스의 원리라고 합니다.
서로 반대 방향에서 온 두 파는 서로 지나칠 때 도와주기도 하고 깍아먹기도 합니다.
같은 모양끼리 지나치는 순간은 서로 도와 진폭이 커지는 현상이(증폭), 서로 반대
모양이 겹치는 순간을 서로를 죽여 진폭이 작아지는 현상(상쇄)이 나타납니다.
같은 인종끼리는 도우고 다른 인종끼리는 죽이는 인종차별 현상과 비슷합니다.
서로 지나치고 나면 원래의 자기의 모습대로 파동치며 갑니다.
이것을 파동의 독립성이라고 합니다.