Dream Baord

학교 숙제이기도 하고, 앞으로 물리에 대해서 더 잘 알기 위해, 또 물리에 대해 관심이 있으신 분들을 위해 자료를 찾아 제 나름대로 정리하고 편집해봤습니다.
필요하신 분들은 마음대로 쓰셔도 상관이 없으나.... 숙제는 자기힘으로 합시다 ㅇㅅㅇ;;

아 참고로! 이 글을 상업적 용도 (숙제사이트랄까?)로 쓰실 수 없구요!
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파동의 반사
파동이 진행하다가 다른매질을 만났을 때, 그 경계면에서 일부 또는 전부가 원래의 매질로 되돌아오는 현상을 파동의 반사라고한다.

 

파동이 진행하다가 다른 매질을 만나게 되면 일부는 굴절되고, 일부는 반사된다.

파동의 반사는 빛의 반사와 마찬가지로 입사각과 반사각이 같다. 그리고 파동의 반사는 모든종류의 파에서 나타나며 반사파의 진동수, 파장, 속력은 입사파의 진동수, 파장, 속력과 동일하다. 
입사파와법선이 이루는 입사각과 반사파와 법선이 이루는 각은 항상 같은데, 이를 반사의 법칙이라고 한다. 
반사의종류에는 고정단 반사와 자유단 반사가 있다. 소한 매질에서 밀한 매질로의 반사인 고정단 반사에서는 위상이 180° 바뀌지만 밀한 매질에서 소한 매질로의 반사인 자유단 반사에서는 위상이 바뀌지 않는다.

 
파동의 반사의 생활 속 예 :

1) 메아리

2) 해저 지형이나 물의 깊이 조사

3) 레이더에 의한 비행기 위치 조사


파동의 굴절

파동이 진행하다가 다른 매질을 만났을 때, 그 경계면에서 진행방향이 꺾이는 현상을 파동의 굴절이라고 한다.

 

파동이 진행하다가 다른 매질을 만나게 되면 일부는 굴절되고, 일부는반사된다. 이 때 굴절파의 진동수는 입사파의 진동수와 동일하지만 파장과 속력은 달라진다.

수면파의 경우에는 물의 깊이가 깊을수록 파동의 속력이 빠르므로, 깊은물에서 얕은 물로 진행하는 수면파는 다음 그림과 같이 굴절파가 법선 쪽으로 휘어지게 된다. 여기서 위상이같은 지점을 연결한 선인 파면 사이의 거리를 비교해 보면 굴절파가 더 짧으므로 파장이 짧아졌음을, 즉속력이 느려졌음을 알 수 있다.

스넬의 법칙에 의하면 파동이 굴절률이 작은 매질(소한 매질)에서 굴절률이 큰 매질(밀한 매질)로진행하면 굴절각이 작아지며 파동의 속력은 느려진다.

 

파동의 굴절의 생활 속 예 :

1) 파도가 해변에 다가오면 그 진행 방향이 바뀐다.

이유 : 물결파가깊은 곳에서 얕은 곳으로 진행하면 그 경계면에서 진행 방향이 바뀐다. (파장과 속력이 작아진다.)

2) 물에 잠긴 다리가짧게 보인다.

이유 : 파동의 속력이빠른곳에서 느린 곳으로 진행할 때 굴절각이 작아진다.

3) 밤에는 낮보다멀리 떨어진 곳에서 나는 소리도 잘들린다.

이유 : 음파는 낮에는위쪽으로 굴절하고, 밤에는 아래쪽으로 굴절한다.


파동의 간섭

주어진 영역 내에서 두 개 혹은 그 이상의 파동이 중첩되는것을 파동의 간섭이라고 하며 보강간섭과 소멸간섭이 있다.

 

두 개 혹은 더 많은 파들이 어떤 주어진 영역에서 겹칠 때, 그것들은중첩되었다고 한다. 합성파동함수는 선형중첩의 원리에 의해 주어진다.

두 펄스가 같은 부호를 가질 때 간섭은 보강적이고 합성파의 변위는 둘 중 어느 파의 변위보다 크다.

반대부호를 가질 때 간섭은 소멸적이고 합성파의 변위는 둘 중 어느 것보다 작다.

같은 모양의 마루(양의 변위)와골(음의 변위)이 겹칠 때 파들은 서로 소멸하여 없어질 것이라고생각할 수 있다. 하지만 각 파동은 에너지를 가지고 있으며 이것이 없어지는 것은 이치에 맞지 않다. 파동이 중첩되고 나서도 파동은 모양이 변하지 않은 채로 남아있다. 즉파동은 서로 간섭은 일어나지만, 입자가 하는 것처럼 서로 상호작용하지 않는다.

 

파동의 간섭의 생활 속 예 :

1) 무지개

이유 : 태양빛은가시광선 영역의 모든 색깔을 담고 있는데 태양빛이 빗방울을 지나갈 때 각각의 파장에 따라 굴절되는 각도가 다르기 때문이다.

파동의 회절

파동이장애물 뒤쪽으로 돌아 들어가는 현상. 입자가 아닌 파동에서만 나타나는 성질이다.
 

입자의 진행경로에 틈이 있는 장애물이 있으면 입자는 그 틈을지나 직선으로 진행한다. 이와 달리 파동의 경우, 틈을 지나는직선 경로뿐 아니라 그 주변의 일정 범위까지 돌아 들어간다. 이처럼 파동이 입자로서는 도저히 갈 수없는 영역에 휘어져 도달하는 현상이 회절이다. 회절의 정도는 틈의 크기와 파장에 영향을 받는다. 틈의 크기에 비해 파장이 길수록 회절이 더 많이 일어난다. , 파장이 일정할 때 틈의 크기가 작을수록 회절이 잘 일어나, 직선의파면을 가졌던 물결이 좁은 틈을 지나면 반원에 가까운 모양으로 퍼진다.

 

파동의 회절의 생활 속 예 :

1) 담장 너머의 사람이 보이지는 않아도 말하는 소리는 들을 수 있다.

이유 : 소리(음파)는 공기를 매질로 하는 파동이므로 회절이 일어난다.

2) 사진기의 조리개를 조이면 선명한 사진을 얻을 수 있지만 과도하게 조이면 오히려 사진의 품질이떨어지기도 한다.

이유 : 이것은 조리개를구성하는 여러 개의 날 사이의 틈을 지나는 빛이 회절에 의해 분산되기 때문이다.

3) 라디오의 AM방송은 FM방송에 비해서 수신이 잘 된다.

이유 : AM방송에쓰는 전파의 파장이 FM방송에 사용되는 파장의 길이보다 길어서 건물이나 장애물을 만났을 때 회절되어구석구석 잘 전달되기 때문이다.

 

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