[자연과학] 일반물리실험 - 수면파 실험

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

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

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로…(생략)

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3. 실험 방법

① 실험 장치를 구성한다.

② 수조에서 한쪽만 파동을 만들도록 해놓고 파장, 주기, 진폭 등을 구한다.

③ 수조 양 쪽에서 파동을 만들어 위상차를 다르게 하면서 각각의 상황에서의 정상파를 만들어 관찰한다.

4. 결과 및 분석

(1) 한쪽에서만 파동 발생시

(2) 정상파 (위상차 〓180°)

(3) 정상파 (위상차 〓90°)

(4) 정상파 (위상차 〓45°)