일반물리학실험 | 수면파를 이용한 간섭

 

 

 

TIP

 

 

물결통(ripple tank)을 이용하여 두 개의 점파원에서 발생하는 수면파의 간섭무늬를 관찰하고, 수면파의 파장을 구한다.

 

 

 

파동의 중첩

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. 그림 1에서 (a)의 경우처럼 합성파의 변위가 커지는 경우는 보강 간섭이고, (b)의 경우와 같이 합성파의 변위가 더 작아지거나 0이 되는 경우는 상쇄 간섭이라고 한다.

 

그림 파동의 중첩

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 물결통과 스크린을 설치하고 물결통에 물을 부은 후 수평을 유지한다. 물결통 가장자리의 수면파 흡수대(스펀지)는 반사파가 생기지 않도록 한다.

 

2) 파원 발생 장치 본체에 광원과 수면파 발생 장치를 연결한다. 수면파 발생 장치에 전원을 켜고, 파원발생기를 작동시켜 적당한 주기의 떨림이 일어나도록 주파수를 10㎐～12㎐ 정도로 맞춘다.

 

3) 파원의 위치를 정확하게 표시하고, 파원 사이의 실제 거리를 측정, 기록한다.

 

4) 영상 분석 실험 소프트웨어를 실행하고 카메라 설정을 클릭한다. 모니터로 영상이 들어오는 것을 확인하고, 카메라의 위치 및 밝기를 조정한다. 파원의 위치가 정확한지 확인하자.

 

5) 화면캡처 메뉴를 실행한다. 저장할 파일명을 지정하고 동영상을 저장한다. 이때 동영상은 4～5초 정도의 영상이면 충분하다. 화면캡처를 닫는다.

 

6) 좌표계 설정을 실행한다. 파가 발생되는 두 지점(파원)을 시작점과 끝점으로 지정하고 길이 입력란에 3)에서 측정한 거리값을 적는다. 좌표계 설정을 종료하고 측정메뉴/거리 측정을 실행 한다.

 

7) 깨끗한 수면파가 관측되는 지점으로 이동한 후 한 파면에서 다른 파면까지의 거리(수면파의 파장)를 측정하고, 수면파의 속력을 구한다.

 

8) 두 수면파의 간섭을 화면 캡처하여, 보강 간섭과 상쇄 간섭을 관찰하자.

 

9) 두 수면파가 만나는 임의의 점들을 표시하고, 식 (1)과 식 (2)를 이용하여 보강/상쇄간섭의 조건에 적용하여 보자.

 

 

 

[일반물리학실험]수면파를 이용한 간섭 레포트