파동 공식 – 정의, 방정식, 특성, 속성, 유형, 증상 및 예제 질문

November 13, 2023
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현대사회에서는 기술이 중요해졌습니다. 기술은 예를 들어 전화를 사용하여 작업을 더 쉽게 만들고 수천 마일의 실제 거리를 단축할 수 있습니다. 기술의 존재를 뒷받침하는 중요한 것 중 하나는 수단, 예를 들어 에너지나 파동을 매개로 하는 것입니다.

많은 전자 제품은 파동의 특성(예: 전파될 수 있는 파동의 특성)을 활용합니다. 인간은 진공을 사용하여 전구 내부 공간이 공간인 전구를 만듭니다. 비어 있는.

우리 주변에는 파동을 이용한 기술을 적용한 전자장치가 많이 있지만, 우리 대부분은 이를 제대로 알지도, 이해하지도 못합니다. 그리고 다음 장에서는 일상생활에서 파동과 음파가 어떻게 활용되는지에 대해 좀 더 구체적으로 논의하겠습니다.

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파도의 이해

파도 파동은 전파되는 진동이며, 전파될 때 파동은 에너지를 전달합니다. 즉, 파동은 전파되는 진동이며 진동 자체가 파동의 근원입니다. 따라서 파동은 전파되는 진동이고 움직이는 파동은 전파됩니다. 에너지 (힘). 파동은 매질에서 전파되는 진동의 한 형태로 해석될 수도 있습니다.

파동에서 전파되는 것은 중간 매질이 아닌 파동입니다. 하나의 파동의 길이는 계곡과 언덕 사이의 거리(횡파)를 계산하거나 하나의 밀도와 하나의 간격 사이의 거리(종파)를 계산하여 알 수 있습니다. 파동의 전파 속도는 파동이 1초 동안 이동한 거리입니다.

파동 방정식

정보:

A = 진폭

k = 파수(파동 상수)

Ω = 각속도

y = 파동 편차(m)

v = 파동 전파 속도(m/s)

a = 파도 가속도(m/s²)

파동 공식

주파수, 기간 및 파장 결정

파동 굴절

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파동특성

다음은 파동의 몇 가지 특성으로 구성됩니다.

반사되거나 미러링될 수 있음
기하광학을 공부할 때 이 파동 반사 현상에 대해 잘 알고 있습니다. 클래스 x에서는 이 경우 Snellius에 따른 반사 법칙이 적용됩니다.
굴절될 수 있음(굴절)
파동이 두 개의 서로 다른 매체를 통과할 때 굴절이 발생할 수 있습니다.
구부릴 수 있음(회절)
파동이 좁은 틈을 통과할 때 회절(굽힘)이 발생합니다.

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결합 또는 결합 가능(간섭)
파동 간섭은 두 개의 파동이 합쳐져 최대 및 최소 간섭 패턴을 생성할 때 발생합니다.
편광(Polarization) 가능
양극화는 파동 진동 방향의 일부 또는 전부가 흡수되는 현상입니다. 이 편광 이벤트는 횡파에서만 발생합니다.
분해(분산) 가능
하늘은 왜 파란색일까요?? 이는 햇빛이 분산 증상을 경험하기 때문입니다. 당신이 보는 햇빛은 흰색이지만 실제로는 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색 및 보라색 광선으로 구성됩니다. 이는 흰색 화이트보드를 볼 때 하늘이 파랗게 보일 때 발생합니다. 이는 모든 색 안료가 우리 눈에 반사된다는 의미입니다.

파동 특성

다음은 파동의 여러 속성으로 구성됩니다.

1. 음파의 특성

음파가 전파되려면 매질이 필요합니다.
음파는 기계적 파동이기 때문에 소리가 전파되려면 매질이 필요합니다. 이는 두 명의 우주비행사가 지구에서 멀리 떨어져 있고 비행기 안의 대기가 비어 있을 때 증명될 수 있습니다. 우주 비행사는 직접적인 대화를 할 수 없지만 다음과 같은 의사소통 도구를 사용합니다. 전화. 두 우주 비행사가 같은 비행기에 탔음에도 불구하고. 입자를 진동시키는 매질의 능력은 다양하며, 물과 같이 소리를 약화시킬 수 있는 매질도 있습니다.
음파는 반사(반사)를 경험합니다.
파동의 특성 중 하나는 반사된다는 점이므로 음파도 이를 경험할 수 있습니다. 입사각 = 반사각이라는 파동 반사의 법칙이 음파에도 적용됩니다. 밀폐된 공간에서 소리가 반사되면 에코가 발생할 수 있음이 입증되었습니다. 즉, 반사음 중 일부가 원음과 일치하여 원음이 불분명하게 들리는 현상이다. 영화관, 스튜디오, 라디오, 텔레비전, 콘서트 홀에서 울림을 방지하려면 음악을 감상할 때 벽은 일반적으로 양모, 면, 유리, 고무로 만든 소음 감소 물질로 덮여 있습니다. 아니면 철.
음파는 굴절을 경험합니다(굴절)
파동의 특성 중 하나는 굴절을 겪는다는 것입니다. 예를 들어, 일상 생활에서의 굴절 현상은 밤에 천둥소리가 낮보다 더 큽니다. 낮에는 상층의 공기가 하층의 공기보다 시원하기 때문입니다. 추운 온도에서의 소리의 속도는 더운 온도에서의 소리의 속도보다 작기 때문에 공기층에서의 소리의 속도는 상단 레이어는 하단 레이어보다 작으며, 이로 인해 상단 레이어 매체가 레이어 매체보다 밀도가 높아집니다. 낮추다. 밤에는 그 반대가 발생합니다. 따라서 낮에는 번개 소리가 상부 공기층에서 하부 공기층으로 전파됩니다. 들어오는 소리가 수직으로 아래쪽으로 이동하는 경우 밤에는 소리 전파 방향이 정상선에 더 가깝게 편향됩니다. 낮에는 소리 전파 방향이 법선에서 멀어지는 방향으로 굴절되는 것이 가장 좋습니다. 파동 굴절의 법칙에 따라 밀도가 낮은 매질에서 밀도가 높은 매질로 오는 파동은 법선에 더 가깝게 굴절되거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
음파는 휘어짐(회절)을 경험합니다.
공기 중의 음파는 센티미터에서 수 미터 범위의 파장을 갖기 때문에 음파는 매우 쉽게 회절을 경험합니다. 회절은 파동이 틈을 통과할 때 휘어지는 현상으로, 틈의 크기는 파장 정도입니다. 우리가 알고 있듯이, 긴 파동은 더 쉽게 회절됩니다. 예를 들어, 회절 이벤트는 굽은 길 가장자리에 있는 높은 건물에 의해 차가 막혀 있기 때문에 자동차를 본 적이 없음에도 불구하고 굽은 길에서 자동차 엔진 소리를 들을 수 있을 때 발생합니다.
음파 체험 조합(간섭)
음파는 파동 결합 또는 간섭의 증상을 경험하는데, 이는 두 가지로 나눌 수 있습니다. 즉, 건설 간섭 또는 소리 강화와 파괴적인 간섭 또는 소리 약화입니다. 예를 들어 주파수와 진폭이 동일하거나 거의 동일한 두 개의 확성기 사이에 있을 때 우리는 큰 소리와 약한 소리를 번갈아 듣게 됩니다.
음파는 소리 전파를 경험합니다
두 개의 음파로 인한 간섭으로 인해 소리 전파 이벤트, 즉 소리가 강화되거나 약화될 수 있습니다. 이는 주파수가 약간 다르고 동일한 방향으로 전파되는 두 파동의 중첩으로 인해 발생합니다. 두 음파가 동시에 전파되면 두 위상이 동일할 때 가장 강한 소리가 생성됩니다. 두 진동의 위상이 반대이면 가장 약한 소리가 생성됩니다.

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2. 광파의 특성

광파는 간섭을 경험합니다.
음파와 마찬가지로 빛의 파동도 간섭할 수 있습니다. 빛의 간섭을 얻으려면 간섭성 광원, 즉 동일한 주파수와 고정된 위상차를 갖는 광원이 필요합니다. 일관성 있는 광원은 Young과 Fresnell이 수행한 실험에서 관찰할 수 있습니다. 빛의 간섭은 어두운 빛 패턴을 생성할 수 있습니다. 어두운 패턴은 위상이 반대인 두 파동의 병합으로 인한 상쇄 간섭(서로 감쇠)으로 인해 발생합니다. 밝은 패턴은 동일한 위상을 갖는 두 파동의 결합으로 인한 구성 간섭(상호 강화)으로 인해 발생합니다.
광파는 회절을 경험합니다
파동 회절은 파면의 일부를 차단하는 간격 또는 코너 장벽 형태의 장벽이 존재하여 발생하는 파동 굽힘 과정입니다. 빛의 회절은 동일한 거리에 서로 평행한 별도의 좁은 슬릿에서도 발생합니다. 회절 격자라고 불리는 간격이 좁을수록 격자에 간격이 더 많아집니다. 화면에 생성되는 회절 패턴이 더 선명해집니다. 화면에 밝은 선이 나타날 때 최대 회절이 발생합니다. 역시 둥근 슬릿으로 형성된 회절 패턴은 밝은 고리와 어두운 고리로 둘러싸인 중앙의 밝은 모양으로 구성됩니다.
광파는 편광을 경험합니다
편광은 파동의 진동 방향을 필터링하는 과정입니다. 진동 방향을 필터링하는 이 도구를 폴라로이드라고 합니다. 한 가지 예가 크리스탈입니다. 편광은 반사와 굴절, 복굴절에서도 발견됩니다. 입자에 의한 빛의 흡수와 반사를 산란이라고 합니다. 편광되지 않은 빛이 매질(가스)에 들어가면 산란된 빛이 부분적으로 또는 완전히 편광될 수 있습니다. 편광 방향은 입사광선과 시선이 이루는 평면에 수직이 되는 방향입니다.

3. 전자기파의 특성

전기장과 자기장의 변화는 동시에 일어난다.
전기장과 자기장의 방향은 서로 수직이다.
전기장과 자기장의 세기는 E = c 관계에 따라 서로 정비례합니다. 비.
전자기파의 전파 방향은 항상 전기장 및 자기장의 방향과 수직입니다.
전자기파는 진공에서도 전파될 수 있습니다.
전자기파는 매체의 전기적 및 자기적 특성에만 의존하는 속도로 전파됩니다.
진공에서 전자기파의 전파 속도는 일반적인 상수이며 그 값은 = 3 x 108 m/s입니다.
전자기파는 횡파입니다.
전자기파는 반사, 굴절, 분극, 간섭 및 회절(굽힘) 과정을 경험할 수 있습니다.

파도의 종류

다음은 다음과 같은 여러 유형의 파도입니다.

1. 매체 기반

기계적 파동는 전파 과정에서 파동의 전파 과정을 위해 에너지를 전달하는 매체가 필요한 파동입니다. 소리는 공간의 기압 변화(공기 분자 밀도)를 통해 전파되는 기계적 파동의 한 예입니다.
전자기파, 즉 매질이 없어도 전파될 수 있는 파동입니다. 전자기 에너지는 측정할 수 있는 여러 특성, 즉 파장, 주파수, 진폭 및 속도를 갖는 파동으로 전파됩니다.

전자파의 출처는 다음과 같습니다.

전기 진동
햇빛은 적외선을 생성합니다.
자외선을 생성하는 수은 램프
금속 칩에 있는 진공관의 전자를 쏘면 X선(X선에 사용됨)이 생성되고 불안정한 원자핵은 감마선을 생성합니다.

일상생활에서 나타나는 전자파의 예는 다음과 같습니다.

전파
전자레인지
적외선
자외선
가시 광선
엑스레이와
감마선

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2. 전파 방향과 진동 방향에 따라

으로 구성되다:

횡파

즉, 전파 방향이 진동 방향에 수직인 파동입니다. 횡파의 예로는 끈파가 있습니다. 로프를 위아래로 움직이면, 로프가 파도의 움직임 방향에 수직인 방향으로 위아래로 움직이는 것처럼 보입니다.

파도의 가장 높은 지점을 파동이라고 합니다. 정점 가장 낮은 지점이 호출되는 동안골짜기. 진폭 는 평형 위치에서 측정된 봉우리의 최대 높이 또는 계곡의 최대 깊이입니다. 파동의 동일하고 연속된 두 지점으로부터의 거리 파장이라 불리는(람다 – 그리스 문자라고 함). 파장은 피크에서 피크까지의 거리 또는 계곡에서 계곡까지의 거리로 생각할 수도 있습니다.

종파

즉, 전파 방향이 진동 방향과 평행한 파동(예: 슬링키파)입니다. 진동하는 슬링키에서 발생하는 파동은 밀도와 변형률의 형태로 슬링키의 길이와 같은 방향을 이루고 있습니다. 두 개의 인접한 밀도 또는 두 개의 인접한 변형률 사이의 거리를 하나의 파도.

시리즈 회의 그리고 부담 봄을 따라 전파됩니다. 회의 는 스프링 코일이 서로 접근하는 영역입니다. 부담 스프링 코일이 서로 반대 방향으로 향하는 영역입니다. 횡파가 최고점과 최저점 패턴을 갖는다면 종파는 밀도와 변형의 패턴으로 구성됩니다. 파장은 연속적인 밀도 또는 연속적인 변형 사이의 거리입니다. 여기서 의미하는 것은 두 개의 동일하고 연속적인 밀도 또는 변형점으로부터의 거리입니다.

파동 증상

다음은 다음과 같은 몇 가지 파동 증상입니다.

반사

이벤트에서 파도 반사 파동 반사의 법칙이 적용됩니다. 즉, 반사각은 입사각과 동일합니다. 이는 입사 파동 빔이 법선(반사 표면에 수직인 선)과 각도 θ를 형성할 때 반사된 빔이 법선과 각도 θ를 형성한다는 것을 의미합니다.

파동 굴절

파동굴절(굴절) 파면이 한 매질에서 다른 매질로 들어갈 때 파면 방향의 편향입니다. 때로는 굴절과 반사가 동시에 발생합니다. 들어오는 파동이 다른 매체에 부딪히면 파동의 일부가 반사되고 다른 파동은 전송되거나 굴절됩니다. 굴절은 파동이 매질에 따라 속도가 다르기 때문에 발생합니다.

간섭

파동 간섭 두 개 이상의 파동이 동시에 같은 장소에 도달할 때 파동이 융합되거나 중첩되는 현상입니다. 두 파동의 간섭은 진폭이 서로 강화되는 파동을 생성할 수 있습니다(간섭 최대) 진폭이 서로 감쇠되는 파동을 생성할 수도 있습니다(간섭 최저한의).

파동 회절

파동 회절 좁은 틈이나 장벽을 통과할 때 파도가 휘어지는 현상입니다.

동일한 매질에서 파동은 직선으로 전파됩니다. 따라서 직선파는 직선파의 형태로 매질 전체에 전파됩니다. 이는 매체에 틈 형태의 장벽이나 장애물이 있는 경우에는 적용되지 않습니다. 적절한 간격 크기의 경우 들어오는 파동이 간격을 통과한 후 휘어질 수 있습니다. 간극 형태의 장벽이 존재하여 발생하는 파동 휘어짐을 파동이라고 합니다. 파동 회절.

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간격 장벽이 너비로 주어지면 회절이 명확하게 보이지 않습니다. 틈을 통과하는 파면은 아래 그림 9와 같이 틈의 가장자리에서만 휘어집니다. 간격 장벽이 좁은 경우, 즉 크기가 파장 정도에 가까우면 파동 회절이 매우 분명해집니다.

파도와 음파를 일상생활에 활용한 사례

다음은 일상생활에서 파동과 음파를 적용한 몇 가지 예입니다.

라디오

무선 에너지는 전자기 에너지의 가장 낮은 수준 형태로, 파장 범위는 수천 킬로미터에서 1미터 미만입니다. 가장 일반적인 용도는 통신, 우주 연구 및 레이더 시스템입니다. 레이더는 날씨 패턴, 폭풍 연구, 지구 표면의 3D 지도 생성, 강수량 측정, 극지방의 얼음 이동 및 환경 모니터링에 유용합니다. 레이더 파장 범위는 0.8~100cm입니다.

마이크로파

마이크로파 방사선의 파장 범위는 0.3~300cm입니다. 주로 열린 공간, 요리, 활성 PJ 시스템을 통한 통신 및 정보 전송 분야에서 사용됩니다. 능동형 PJ 시스템에서는 마이크로파 펄스가 대상에 발사되고 반사를 측정하여 대상의 특성을 연구합니다. 예제 응용 프로그램은 마이크로파 방사선을 측정하는 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)의 TMI(Microwave Imager)입니다. 전자기 스펙트럼에서 방출되는 지구 대기의 전자기 에너지로 증발, 구름 내 수분 함량 및 강도를 측정합니다. 비.

적외선

신체의 적외선 방출을 조사하여 건강 상태를 진단할 수 있습니다. 열분석도라고 불리는 특수 적외선 사진은 혈액 순환 문제, 관절염 및 암을 감지하는 데 사용됩니다. 적외선은 도난 경보기에 사용될 수도 있습니다. 자신도 모르게 도둑은 빛을 차단하고 경보음을 숨길 것입니다. 리모컨은 LED(발광)에서 생성되는 적외선을 통해 TV와 통신합니다. 다이오드)가 장치에 포함되어 있어 리모컨을 사용하여 원격으로 TV를 켤 수 있습니다. 통제 수단.

자외선

UV 광선은 식물 동화에 필요하며 피부병으로 인한 세균을 죽일 수 있습니다.

엑스레이

엑스레이는 신체의 뼈 위치를 촬영하기 위해, 특히 부러진 뼈를 확인하기 위해 의료 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 하지만 엑스레이를 장기간 사용하면 인체 조직세포가 손상될 수 있으므로 엑스레이를 사용할 때는 주의해야 한다.

악기

기타와 같은 악기에서는 진동하는 물체, 즉 현에 의해 음원이 생성됩니다. 현을 큰 진폭(편차)으로 튕기면 생성되는 소리가 더 커집니다. 그리고 현의 장력을 늘리면 소리가 더 높아집니다. 드럼 및 기타 악기도 마찬가지입니다. 소리는 음원이 진동하기 때문에 발생합니다.

블라인드 안경

초음파송수신을 이용한 초음파송수신장치를 탑재하고 있습니다.

바다 깊이 측정
의료 장비

초음파 검사 중 (초음파). 예로서, 초음파 스캐닝 이동으로 완료 프로브 임산부의 배 피부 주위에 태아의 이미지가 모니터 화면에 표시됩니다. 의사는 태아의 영상을 관찰하여 태아의 성장, 발달 및 건강을 모니터링할 수 있습니다. 엑스레이 검사와 달리 초음파 검사는 산모와 태아 모두에게 안전합니다(위험 없음). 초음파 검사나 검사는 통과하는 물질에 손상을 주지 않으므로 초음파 검사라고 합니다. 비 손상 (비파괴 검사, 약칭 NDT).

초음파 스캐닝 기술은 간(간암의 징후가 있는지 여부)과 뇌를 검사하는 데에도 사용됩니다. 장치 제조초음파 뇌수술을 하지 않고도 손상된 뇌조직을 제거할 수 있다. “이렇게 하면 환자들이 고위험 뇌수술을 받을 필요가 없습니다. 두피를 자르고 꿰매거나 두개골에 천공을 가하지 않고도 손상된 뇌조직을 제거할 수 있습니다.

웨이브 질문의 예

와이어에서 전파되는 진행파는 y = 2 sin π (100t-4x)로 표현될 수 있으며, y는 cm, x는 m, t는 초입니다. 와이어가 단위 길이당 질량 밀도가 20g/cm인 재료로 만들어진 경우 와이어의 장력은 다음과 같습니다.

논의:

100π = ω
100π = 2πf
50Hz = f

4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ

V 스트링 = λ * f
v = 2*50
v = 100

v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10000 = 20 / 에프
F = 0.002N

서지:

바이저, 아서. 1999. 현대 물리학의 개념 (번역). 자카르타: 얼랑가.
Budikase, E, 등, 1987. SMU를 위한 물리학. 자카르타: 교육문화부.

에 관한 논의입니다 파동 공식 – 정의, 방정식, 특성, 속성, 유형, 증상 및 예제 질문 이 리뷰를 통해 여러분의 통찰력과 지식이 향상되기를 바랍니다. 방문해 주셔서 진심으로 감사드립니다. 🙂 🙂 🙂