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Index & Contents

자연과학 올립니다 일반물리실험 - 수면파 실험 보고서

 

[자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험.hwp 문서파일.zip

 

1. 실험 목적

 

수면 위에서 이동하는 파동에 대해 알아보고 수면 위에서 일어나는 정상파에 대해 알아본다. 또한 물 위에 덮여 있는 파라핀의 밀도를 진동수 혹은 주기를 통해 구해본다.

 

2. 실험 이론

 

◎ 정상파의 파동함수 : 파동이란 공간이나 물질의 한 부분에서 생긴 주기적인 진동이 시간의 흐름에 따라 주위로 멀리 퍼져나가는 현상을 의미한다. 이 때 파동은 매질을 통해 이동하게 되는데 매질을 물로 하여 수면 위에서 진동을 하게 되면 이를 수면파라고 한다. 또 파동은 파동끼리 서로 만나게 되면 간섭을 하는데 이 때 보강 혹은 상쇄 간섭을 하게 된다. 이러한 간섭을 하게 되면서 ‘정상파’ 라는 것이 만들어 진다. 이 정상파란 진폭과 진동수가 같은 파동이 서로 반대방향으로 이동할 때 발생하는 파동 조합을 말하며 정재파라고도 하며 공간 내에서 일정한 방향으로 진행하는 파동인 진행파와 대비된다. 이번 실험에서는 수면파와 두 수면파 간에 간섭으로 생기는 정상파에 대해 알아보았다. 파동의 wave function 은

(1)

를 기본으로 하며 이 때 위의 파동과 조합하여 정상파를 만들어 내는 반진행파는

(2)

로 표현한다. 이 때 기본적 파동의 wave function 과는 다르게 뒤에 반진행파의 function 에서 가 붙는 이유는 일단 먼저 위의 두 파동이 중첩되어 만들어지는 정상파의 식을 보고 설명할 수 있다.

(3)

위의 식으로 나타낼 수 있다. 그런데 위의 식을 좀더 간단히 하기 위해서

(4)

위의 (4) 식을 써서 정상파의 function을 좀더 간단히 나타내 보면

(5)

이렇게 간단히 표현이 가능하다. 이 때 진폭은 이다. 는 두 파동간의 위상차를 나타내는데 이 차이에 따라 진폭이 달라지는 것을 반진행파의 function 뒤에 를 붙침으로써 나타낼 수 있는 것이다. 위상차 없이 완전히 겹쳐졌을 때의 정상파만을 나타낼 때는, 즉 최고의 진폭을 갖는 순간의 정상파만을 나타낼 때는 반진행파 뒤에 를 붙일 필요없이 두 식을 합쳐서 진폭을 로 표현하면 된다. 위상차는 가 부터 까지 변화할 수 있는데 이 때문에 위의 정상파 function에서 정상파는 진폭을 0 에서부터 까지 가질 수 있는 것이다.

 

◎ 액체와 액체 사이에서 표면 파동의 분산 관계

 

: 액체 밀도

: 접촉면의 장력

실험 장치에서 k는 약 이고, , , 이므로 이 되는데, 즉 중력의 파동만 관찰된다고 할 수 있다.

 

3. 실험 방법…(생략)

 

[자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험.hwp [자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험.hwp [자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험.hwp [자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험.hwp

 

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