파동이란?[편집 | 원본 편집]
살면서 우리는 수많은 종류의 파동을 접해요. 위키질만 하면 들려오는 엄마의 잔소리도 파동이고 위키질을 하면서 보는 모니터의 빛도 파동이죠. 오 그러면 엄청 쉽겠네요? 그랬으면 이 문서가 필요 없었겠죠. 그러면 아주 심오한 그리고 더러운 파동의 세계로 들어가봅시다.
파동의 종류와 기술[편집 | 원본 편집]
파동의 종류[편집 | 원본 편집]
매질의 유무에 따른 구분[편집 | 원본 편집]
먼저 매질에 관해 간단히 설명하자면 파동을 전달하는 물질이에요. 물결파로 따지면 물인 셈이죠. 파동은 매질의 유무에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있어요. 바로 역학적 파동과 전자기적 파동이죠.
- 역학적 파동 : 매질이 필요한 파동이에요. 대표적인 예로 물이 매질인 물결파가 있죠. 이러한 파동의 진동 모습이나 진행 속력은 뉴턴의 운동 법칙에 따라 결정되요.
- 전자기적 파동 : 매질이 없는 파동이에요. 이러한 파동은 딱하나 밖에 없는데, 바로 전자기파에요. 이런 전자기파의 속도는 진공에서 언제나 같은데, 이 때의 속도를 [math]\displaystyle{ c }[/math]라고 쓰고 자세한 값은 [math]\displaystyle{ 299,792,458m/s }[/math]에요. 눈치 챈 분도 계시겠지만, 맞아요! 바로 진공에서 빛의 속도에요. 빛도 전자기파의 일종이며, 물리학자에 따라서는 전자기파를 그냥 빛이라고 부르기도 합니다.
매질의 진동 방향과 파동의 진행 방향에 따른 구분[편집 | 원본 편집]
이건 꽤 익숙할 거에요. 바로 횡파와 종파를 설명할 건데, 이건 중학교 때부터 배우는 내용이니 조금은 알고 있겠죠? 빨리 그렇다고 말해요!
- 횡파 : 자, 실을 잡고 흔들어 볼까요? 뭔가 파동이 보인다고요? 그게 바로 횡파에요. 횡파는 파동의 진행 방향과 입자의 진동 방향이 서로 수직인 파동을 말해요. 이해가 잘 되지 않는다면 물결파를 생각해보세요. 물결파의 진행 방향은 좌우 방향인데, 진동 방향은 위아래죠? 횡파에는 대표적으로 물결파, 지진파의 S파, 전자기파가 있어요.
- 종파 : 자 긴 용수철을 준비해서 앞뒤로 흔들어 볼까요? 그러면 용수철 간격이 좁은 부분이 생기면서 마치 무언가가 빠르게 이동하는 것과 같은 현상이 일어날 거에요. 이걸 계속해서 반복하면 바로 종파에요. 종파는 입자의 진동 방향과 파동의 진행 방향이 나란한 파동이에요. 대표적으로는 음파와 지진파의 P파가 있죠.
물질파[편집 | 원본 편집]
이건 꽤나 어려운 이야기인데, 양자 역학을 들어가면 자세히 배울 거에요. 양자 역학에 따르면 운동하는 모든 물질은 파동적 성질을 가져요. 그렇지만 일상 생활에서 흔히 보는 물질들은 질량이 너무 커서 물질파의 파장이 측정 불가능 할 정도로 작죠. 더 자세한 내용은 양자 약학을 배울 때 같이 배웁시다.
파동의 기술[편집 | 원본 편집]
- 마루와 골 : 마루란 파동의 맨 꼭대기 위치를 말하고 골이란 파동의 맨 아래 위치를 말해요.
- 진폭 : 파동이 진행하는 동안 매질의 각 부분들이 진동 중심에서 최대로 이동한 거리를 말해요. 쉽게 말하면 진동 중심에서 마루나 골까지의 거리에요.
- 파장([math]\displaystyle{ \lambda }[/math]) : 파장의 정의는 횡파와 종파에서 서로 달라요. 횡파의 경우 인접한 마루와 마루까지의 거리 또는 골에서 골까지의 거리를 뜻하고 종파의 경우 밀한 부분에서 밀한 부분까지의 거리 또는 소한 부분에서 소한 부분까지의 거리를 뜻해요. 여기서 밀한 부분은 가장 빽빽한 곳을 뜻하고 소한 부분은 가장 듬성듬성한 부분을 말해요.
- 주기([math]\displaystyle{ T }[/math]) : 매질의 각 점이 한 번 진동해서 원래 상태로 돌아오는 시간을 뜻해요. 단위는 [math]\displaystyle{ s }[/math](초)에요.
- 진동수([math]\displaystyle{ f }[/math]) : 1초 동안 진동한 횟수를 뜻하고 주파수라고도 해요. 단위는 Hz(헤르츠)를 사용하고 정의에 의해 주기의 역수가 되죠. 즉 [math]\displaystyle{ f = \frac{1}{T} }[/math]에요.