09. 파동과 소리(Wave and Sound)

 

9. 1. 파동(Wave)

 

- 파동(Wave): 한 곳에서 발생한 진동이 차례로 멀리까지 퍼지는 현상.

 

- 파원(Wave Source): 파동이 처음 발생한 곳.

 

- 매질(Transmission Medium): 파동을 전파시켜 주는 물질.

 

- 매질은 제자리에서 진동만 할 뿐 함께 이동하지 않는다.

 

- 횡파(Transverse Wave): 파동의 진행방향과 매질의 진동방향이 수직인 파동. ex) 물결파, 전자기파, 지진파의 S파 등.

 

- 종파(Longitudinal Wave): 파동의 진행방향과 매질의 진동방향이 나란한 파동. ex) 소리, 지진파의 P파 등.

 

 

- 탄성파(Elastic Wave): 매질을 통하여 에너지를 전달하는 파동.

 

- 전자기파(Electromagnetic Wave): 매질이 없어도 에너지를 전달하는 파동.

 

 

- 마루(Crest): 파동의 가장 높은 곳 / 골(Trough): 파동의 가장 낮은 곳.

 

- 진폭(Amplitude): 파동의 진동 중심에서 마루 또는 골 까지의 거리.

 

- 파장(Wavelength): 이웃한 마루(골)와 마루(골) 사이의 거리.

 

- 주기(Period): 매질의 한 점이 1회 진동하는데 걸린 시간.

 

- 진동수(Frequency): 매질의 한 점이 1초 동안 진동하는 횟수. 주기의 역수. [Hz]

 

- 파동의 속력(Speed of Wave): 파장(Wavelength) X 진동수(Frequency).

 

  동일한 매질에서 파동의 속력은 같으므로, 진동수가 클수록 파장이 짧아진다.

 

- 진동수가 작을수록(파장이 길수록) 파동은 멀리 나아갈 수 있다(투과력이 좋다).

 

  진동수가 클수록(파장이 짧을수록) 파동은 정확한 정보를 전달할 수 있다.

 

---

 

9. 2. 소리(Sound)

 

- 소리(Sound)는 물체의 진동에 의해 발생하고, 이 진동이 공기 분자들을 진동시키며 소리가 멀리 전파된다.

 

- 소리의 속력은(Speed of Sound) 같은 온도에서 고체(Solid) > 액체(Liquid) > 기체(Gas) 순으로 빠르고, 기체에서는 온도가 높을수록(High Temperature) 빠르다.

 

  v = 331 + 0.6t (t: Celsius Temperature).

 

소리는 같은 압력과 같은 온도에서 기체의 분자량이 작을수록 속력이 더 빠르다.

 

 

- 반사(Reflection): 파동이 진행하다가 장애물이나 성질이 다른 매질을 만날 때, 그 경계면에서 되돌아나오는 현상.

 

- 입사각과 반사각의 크기는 같다.

 

- 파동이 반사할 때 파동의 속력, 파장, 진동수는 변하지 않는다.

 

 

- 굴절(Refraction): 파동이 한 매질에서 성질이 다른 매질로 진행할 때, 속력이 변하여 파동의 진행방향이 꺾이는 현상.

 

- 파동이 굴절할 때 입사각과 굴절각의 사인비는 일정하다.

 

- 파동이 굴절할 때, 파동의 속력과 파장은 변하지만, 진동수는 변하지 않는다.

 

- 소리는 낮에는 위로 굴절하고, 밤에는 아래로 굴절한다.

 

  소리는 속력이 느린 온도가 낮은 쪽으로 휜다.

 

 

- 회절(Diffraction): 파동이 진행하다가 장애물을 만났을 때 장애물 뒤까지 퍼져 나가는 현상.

 

- 장애물의 크기가 작을수록, 틈이 좁을수록, 파장이 길수록 회절이 잘 일어난다.

 

- 파동이 회절할 때, 파동의 속력, 파장, 진동수는 변하지 않는다.

 

 

- 소리는 진동수가 높을수록 높은소리를, 진폭이 클수록 큰소리를, 파형에 따라 다른소리를 만든다.

 

- 사람이 들을 수 있는 소리는 20 ~ 20000Hz 범위에 해당.

 

 

- 초음파(Ultrasound): 진동수가 20000Hz이상인 소리로, 사람이 들을 수 없다.

 

---