[물리결과보고서] 물리결과보고서(기주 공명)
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분야
hwp2.목적
3.이론
4.장치 및 실험방법
5.고찰 및 토의
2.목적
진동수를 알고 있는 소리굽쇠와 기주 사이에 공명을 일으켜서 음파의 파장을 구하여 공기 중의 음속도를 측정한다. 거꾸로 음속을 미리 알고 소리굽쇠의 고유 진동수를 측정한다.
3.이론
정상파 (참고)
진폭과 진동수가 같은 두 파동이 서로 반대방향으로 진행하여 중첩되어 나타나는 모습을 보면 마치 파동이 이동하지 않고 제자리에서 진동하는 것처럼 보인다. 중첩된 이러한 파동을 정상파라고 한다. 정상파를 보면 진동하지 않는 점(이 점들을 마디라고 한다.)들이 있는 가 하면 진폭이 두배가 되는 점(이 점들을 배라고 한다.)들이 있다.
파동이 다른 매질을 만났을 때 그 경계면에서 반사율이 좋으면(반사파의 진폭이 입사파의 진폭과 거의 같으면 ) 입사파와 반사파가 중첩되어 정상파가 생긴다. 이 때 경계면이 고정단이면 그 경계면에서 입사파와 반사파의 위상이 서로 반대(또는 180도)가 된다. 즉,중첩의 원리에 의 경계면에서입사파와 반사파는 상쇄되어 그 곳에서는 정상파의 마디가 생긴다.
그러나 경계면이 자유단이라고 하면 입사파와 반사파의 위상이 같아 중첩될 때 진폭이 두배가 되어 진동하게 된다. 즉 경계면에서는 정상파의 배가 생기게 되는 것이다.
진동수 f인 파동(종파 혹은 횡파)의 공기 중에서의 파장을 λ라 하고, 이 파동이 공기 중에서 전파하는 속도를 v라 할 때, 다음 관계식이 만족된다.
v = fλ------------------------------ (1)
진동수가 알려진 소리굽쇠를 진동시켜 한쪽 끝이 막힌 유리관 속에 들어 있는 기주를 진동시키면, 기주 속에는 방향이 반대인 두 개의 파가 진행하면서 현의 진동 때와 같은 정상파가 생긴다. 이 때, 기주의 길이가 어느 적당한 값을 가질 때 두 파의 간섭으로 공명이 일어나게 된다. 따라서, 소리굽쇠가 공기중에서 발생하는 음의 파장 λ는
λ = 2 (yn+1 - yn) ---------------------- (2)
이다.
