[물리학 실험 보고서] 파동

목차

1. Introduction
2. Data and Results
3. Discussion
4. Reference

본문내용

이번 실험은 수면파를 발생시켜 수면파의 진행과 간섭 및 회절 현상을 살펴보는 실험이었다. 먼저 실험 1에서는 선형파의 파장과 속력을 관찰하였다.
+x 방향으로 진행하는 파동의 일반적인 표현식은 시간 t, 위치 x 에서의 떨림의 크기가 y(x,t) = Asin(kx-ωt) 로 쓸 수 있으며, 이때 A는 진폭이고 ω 는 각 떨기 수, 그리고 k 는 파수이다. 또, 각 떨기 수와 파수는 떨기 수 f 와 파장 λ에 각각 ω=2π/T, k = 2π/λ으로 연관된다. 파동의 속력 v 는 식(1)에서 사인(sine)함수의 위상인 (kx-ωt) 가 일정한 위치 x가 시간 t 에 따라서 변하는 율이므로 v = x/t = ω/k = fλ이다. 따라서 진동수와 파장을 알면 파의 속도를 알 수 있다.
파의 속도는 약 0.42m/s로 이론값 0.36m/s와 약 14%∼20% 정도의 오차를 보였다. 이론적인 파의 속력은 물의 깊이를 h 라고 할 때, 떨기 너비가 h 에 비해서 무시할 수 있을 정도로 작으면 v = 로 근사할 수 있다. v = = 0.356
이러한 오차는 파장을 구하는 데에서 발생했을 것으로 생각할 수 있다. 파장은 종이에 비친 그림자 사이의 간격을 측정해서 구하였다. 그러나 빛이 평행광이 아닐 경우에는 빛이 퍼져나가서 이론상 파장보다는 긴 값이 측정된다. 평행광은 산광에 반대되는 개념으로 산광이란 공간의 한 점 또는 미소한 부피의 소편을 지나 복사에너지가 많은 다른 방향으로 전파될 때의 복사로, 평행광과 구별한다. 대기복사나 태양복사 중의 산란성분 등은 산광이다. 따라서 이번 실험에서의 광원은 순수한 평행광이라고 볼 수 없기 때문에 이에 오차가 발생할 수 있다. 그러므로 광원에서 수면까지 거리와 광원에서 그림자가 생기는 종이까지의 거리를 알면 그 비를 이용해서 정확한 파장의 길이를 구하고 측정값을 보정해 줄 수 있을 것이다.

참고 자료

1)Serway, Principles of Physics, 1998