물리학및실험 | 공명 실험

TIP

 

 

플라스틱 공명관의 공기기둥의 음파 공명진동수를 구하고 정상파의 골과 마루의 위치를 측정하여 음파의 파장과 음속을 결정한다.

 

 

 

공명관에서의 정상파

줄에서 들어가는 파와 끝단에서 반사해서 나오는 두 개의 파가 서로 간섭하여 정상파를 형성한다. 줄에서 형성되는 정상파에는 움직이지 않는(진폭이 0인) 지점인 골과 파동에 의해 움직이는 (진폭이 최대치인) 지점인 마루가 있으며, 이곳에서 진폭은 시간에 따라 상하로 진동한다. 마찬가지로 공명관에서도 입사음파와 반사음파의 간섭에 의해 정상파가 만들어지므로 골과 마루가 형성되는데, 음파의 진폭이 각각 최소치와 최대치를 갖는다.

 

즉 두 개의 파가 서로 180°만큼의 위상차를 갖게 되는 지점에서는 상쇄간섭으로 진폭이 최소가 되는 골이 되고, 위상이 서로 같을 때는 보강간섭으로 마루가 된다. 공명관에서의 정상파는 이러한 골과 마루의 위치를 갖게 된다. 음파의 반사는 공명관의 끝이 막혀 있을 때나 열려 있을 때 모두 일어난다. 만일 한쪽이 막혀 있다면 파는 진행할 곳이 없게 되어 그곳에서 골을 형성하고, 열려 있다면 반대로 마루가 된다.

 

 

실험 방법

1. 공명 주파수 찾기

1) 스피커를 공명관 한쪽에 위치시키고, 다른 한 쪽은 열어둔다.

2) 오실로스코프를 이용하여 진동수를 변화시키면서 공명진동수를 찾는다.

3) 손으로 공명관 다른 한쪽을 막은 후 진동수를 변화시키면서 공명진동수를 찾는다.

 

2. 음속 측정

1) 공명관 한쪽에 스피커를 위치시키고, 다른 한쪽엔 공명관에 들어 갈만한 크기의 마이크를 집어 넣는다.

2) 측정해 두었던 공명진동수로 진동수를 맞춘다.

3) 마이크를 공명관 안쪽으로 서서히 집어넣으면서, 오실로스코프에 나타나는 최대점과 최소점의 위치를 표시한다.

 

 

 

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