[A+][예비+결과]음속 측정 실험 보고서(기주공명장치)

목차

1. 실험 목적
2. 실험원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
파동의 진동수와 파장이 주어지면 파동의 진행속력을 구할 수 있다. 진동수가 알려진 소리굽쇠가 만드는 음파로 한쪽이 막힌 관에 정지파를 형성해 파장을 측정한 후, 이를 분석해 공기 중 음속을 측정한다.

2. 실험 원리
-파동
물질 혹은 공간의 한 곳에서 진동이 퍼져나가는 현상
역학적 파동 : 일상생활에서 흔히 접하는 파동으로서 뉴턴의 운동법칙으로 결정되며, 매질 안에서만 존재한다.
전자기파 : 매질이 필요없는 파동으로 모든 전자기파는 진공에서 빛과 같은 속력으로 진행한다.
물질파 : 양자역학에서 볼 수 있는 파동으로 전자, 양성자 및 원자, 분자와 같은 소립자와 관련된 파동이다.
위와 같이 파동은 크게 세 종류로 나눌 수 있다. 또한 파동의 움직임에 따라서도 구분할 수 있는데, 파동의 운동이 진행방향과 수직하면 가로파동, 나란하면 세로파동이라고 한다.
-파장과 진동수
파장 λ는 파동의 모양(파형)이 계속 반복될 때 파동의 진행방향으로 생긴 같은 모양의 길이이다. 진동의 주기 T는 파동이 완전하게 한 번 진동하는 데 걸리는 시간이라고 정의한다. 진동수 f는 단위시간동안 파동이 진동한 횟수로 주기의 역수로 표현된다. 파동의 각진동수 ω =2πT 로 단위는 rad/s이다. 파동의 진동수가 f =1T 로 정의되므로 각진동수 ω로 표현하면 f =ω2π 이다.
-진행파동의 속력
파동의 속력 v에 대하여 다음과 같은 식이 성립한다.
v =λT = λf

-파동의 간섭
중첩된 파동의 합성파동은 각 파동의 대수적인 합이다. 이것은 중첩원리의 한 예로, 중첩원리는 여러 가지 효과가 동시에 일어날 때 알짜 효과는 각 효과들의 합이라는 것을 말한다. 즉, 중첩된 파동은 다른 파동의 진행을 방해하지 않느다. 팽팽한 줄을 따라 같은 방향으로 파장과 진폭이 같은 사인 모양의 두 파동을 보내면 중첩원리가 적용된다. 만약 두 파동의 위상이 정확히 일치하면 파동의 변위가 두 배인 파동이 된다. 그러나 두 파동의 위상이 정반대라면 파동의 모든 곳에서 상쇄되어 직선모양이 된다. 중첩된 파동의 이런 현상을 간섭이라고 하고, '파동이 간섭한다' 라고 말한다. 간섭 현상은 오직 파동의 변위에만 영향을 주며 파동의 진행에는 아무런 영향을 주지 않는다.

참고 자료

일반 물리학 제 10 개정판(할리데이 외 저) : 16장 파동-Ⅰ, 17장 파동-Ⅱ
일반 물리학 실험 교재 : 실험 10. 음속 측정 (기주 공명 장치)