[서울대학교 물리학실험1 A+ 보고서(2020)] 8. 파동 보고서

소개

서울대학교 물리학실험1의 여덟번째 실험 "파동" 보고서입니다.

목차

0. ABSTRACT

1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 배경 지식
1.3 실험 방법

2. 세부 실험 과정 및 실험 결과

3. 오차 분석 및 토론

4. 결론 (실험 전체 결론 및 개선방안)

5. 참고문헌

6. 부록

본문내용

Abstract
본 실험에서는 두 개의 점 파원을 이용해 파동을 형성했을 때, 수면파에서 나타나는 간섭과 장애물에 의해 나타나는 회절 현상을 관찰하고, 이해한다. 이 과정에서 형성되는 파동의 파장을 통해 속력을 예상하고, 상쇄간섭이 일어나는 지점에 해당하는 n을 구해본다.

1. 서론
1.1. 실험 목적
본 실험에서는 두 점 파원에서 형성되는 수면파를 통해 파동의 간섭이 일어나는 것을 확인한다. 또, 장애물을 두고 한 실험을 통해 회절 현상을 관찰한다. 형성되는 파동의 파장과 상쇄 간섭이 일어나는 지점을 영상을 통해 확인하고, 이를 이용해 파동의 속력과 상쇄 간섭에 해당하는 n을 구한다.

1.2. 배경 지식
1.2.1. 파동의 진행과 속력
파동의 진폭을 y_m, 파수를 k(=2π/λ), 각진동수를 ω(=2πf)라고 할 때 시간 t, 위치 x에서 파동의 진동의 크기는 다음과 같다.
y=y_m sin⁡(kx-ωt)
위와 같은 파동에서 파동의 위상속도는 일정한 위치 x가 시간 t에 따라 변하는 정도이므로 아래와 같이 표현된다.
v=x/t=ω/k=fλ
파동의 정보를 전달하는 과정에서는 여러 진동수의 파장들이 중첩되는데, 이때 중첩된 파동의 묶음의 속도가 군속도이다. 군속도는 다음과 같이 표현된다.
v_g=dω/dk=v+k dv/dk=v-λ dv/dλ
위상 속력이 진동수, 파장에 관계없이 일정하면 그때의 매질을 비분산매질, 그렇지 않으면 분산 매질이라고 한다. 비분산매질에서 군속력과 위상 속력은 같고, 분산매질에서는 다르다.
1.2.2. 파동의 중첩: 식 표현
y_1=y_m sin⁡(kx-ωt), y_2=y_m sin⁡(kx-ωt+ϕ)로 나타나는 두 파동의 합성은 다음과 같다.

참고자료

· Halliday, Resnic, Jearl Walker 「 Fundamentals of Physics Extended 」, 10th Edition
· SNU Physics Laboratory 「파동」