일반물리학 실험 - 수면파 실험
1. 제목
수면파 실험
2. 목적
물결통(ripple tank)을 이용하여 두 개의 점파원에서 발생하는 수면파의 간섭을 관찰하고, 간섭 무늬를 이용하여 물결파의 파장()을 구한다.
3. 이론
1. 파동의 간섭
똑같은 2개의 파동이 하나의 매질에서 전파되어 중첩될 때 같은 위상으로 중첩되면 합성파의 변위가 커져서 강하게 나타나고, 서로 반대의 위상으로 중첩되면 파동이 상쇄되어 약하게 된다. 이와 같이 똑같은 두 파동이 중첩되어 더욱 강해지거나 약해지는 현상을 파동의 간섭이라 한다.
아래 그림은 서로 반대로 진행하는 파동의 중첩을 나타낸 것이다.
(A) 그림과 같이 변위가 같은 방향이면 두 파동은 중첩되면 합성파의 변위가 더 커지며 (B)의 경우, 변위가 서로 반대이므로 중첩되면 두 파동은 서로 상쇄되어 합성파의 변위는 작아진다.
이와 같이, 두 파동이 진행중 중첩되어 변위가 커지거나 작아지는 현상을 파동의 간섭이라고 한다.
(A)의 경우처럼 합성파의 변위가 커지는 경우는 보강 간섭이고, (B)의 경우와 같이 합성파의 변위가 더 작아지는 경우는 상쇄 간섭이라고 한다.
2. 파동의 간섭 조건
아래 그림은 두 파원에서 진폭과 파장, 위상이 똑같은 두 수면파가 퍼져 나가 한 점에서 만나 서로 간섭을 일으키는 모습을 나타낸 것이다.
그림의 n부분에서는 두 파동의 마루와 골이 만났기 때문에 수면은 거의 진동하지 않기 때문에 섬광 사진에서 밝기가 거의 같은 선이 나오는 부분이며, l부분은 두 파동의 마루와 마루, 골과 골이 만나서 진폭이 커지기 때문에 명암이 뚜렷하게 바뀌게 된다.
수면 위의 두 점 S1 ,S2에서 같은 진동을 주면 점 P와 Q에서는 마루와 마루(위상이 같은 경우) 또는 골과 골이 겹쳐서 변위 (진폭)가 커지고, 점 R에서는 마루와 골이(위상이 반대) 겹쳐져서 파동이 없어져 (변위 0 ) 정지하는 점이 된다.
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2014.03.27
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