▷ 파동간섭(물리)

이 기사에서는 물리학에서 파동 간섭이 무엇인지 설명합니다. 따라서 두 파동의 간섭이 무엇을 의미하는지, 파동 간섭의 유형, 파동 간섭의 예, 그리고 마지막으로 두 파동의 간섭을 설명하는 공식을 배우게 됩니다.

파동 간섭이란 무엇입니까?

물리학에서 파동 간섭은 두 개 이상의 파동이 서로 교차할 때 발생하는 현상입니다. 즉, 파동 간섭은 두 개 이상의 파동이 중첩되어 새로운 파동을 형성하는 것으로 구성됩니다.

따라서 두 파동의 간섭으로 인한 파동은 원래 파동의 합이 됩니다. 따라서 두 간섭파의 방정식을 얻으려면 해당 방정식을 추가하면 됩니다. 아래에서는 두 파동의 간섭 방정식이 무엇인지 살펴보겠습니다.

예를 들어, 물이 채워진 연못에 두 개의 돌을 던지면 각 돌의 충격으로 인해 물을 통해 전파되는 파동이 생성됩니다. 그러면 생성된 두 파동이 교차하여 두 파동의 간섭이 일어나게 되어 원래의 두 파동이 합해진 파동이 생성되게 된다.

간섭은 광파, 전파, 음파 등 모든 유형의 파동에서 발생할 수 있는 물리적 현상이라는 점을 명심하세요.

파동 간섭의 유형

물리학에는 두 가지 유형의 파동 간섭이 있습니다.

보강파 간섭(Constructive Wave Interference) – 겹치는 파동의 위상이 같을 때 발생하는 파동 간섭의 한 유형입니다.
파괴적인 파동 간섭 – 교차하는 파동이 역위상일 때 발생하는 파동 간섭의 한 유형입니다.

파동 간섭의 각 유형은 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

보강파 간섭

보강파 간섭은 주파수가 같고 위상이 같은 두 개 이상의 파동이 겹칠 때 발생합니다. 따라서 두 파동의 보강 간섭으로 인해 발생하는 파동은 진폭이 더 큰 파동입니다.

파괴적인 파동의 간섭

상쇄파 간섭은 동일한 주파수를 갖는 두 개 이상의 역위상(180° 위상차) 파동이 중첩될 때 발생합니다. 따라서 상쇄 간섭으로 인한 파동은 진폭이 더 작은 파동입니다. 때로는 파괴적인 간섭 중에 파동이 서로 상쇄되기도 합니다.

파동 간섭의 예

파동 간섭의 정의와 다양한 유형의 파동 간섭이 무엇인지 살펴본 후에는 개념을 완전히 이해하기 위해 이러한 물리적 현상의 예를 살펴보겠습니다.

아래에서는 간섭파의 두 가지 예를 볼 수 있습니다. 첫 번째 예에서는 파동이 서로 상쇄되므로 파괴적인 파동 간섭입니다. 두 번째 예에서는 파도가 더 큰 진폭의 파도를 생성하므로 파도의 간섭이 건설적입니다.

파동 간섭 현상 이후 초기 파동은 원래 모양을 유지하고 해당 방향으로 계속 전파됩니다.

물리학에서 파동 중첩의 원리는 두 개 이상의 파동 사이의 간섭으로 인해 발생하는 파동이 각 파동의 합이 된다는 것입니다. 위 그림에서 볼 수 있듯이 두 파동이 서로 지나갈 때 서로 겹쳐서 원래 파동의 합인 새로운 파동이 발생합니다.

마지막으로, 정재파도 두 파동이 간섭하는 예라는 점에 유의해야 합니다. 실제로 정상파는 두 파동의 간섭으로 인해 발생하기 때문에 매우 특별한 특성을 가지고 있기 때문에 물리학에서 연구되는 파동의 한 유형입니다.

➤ 참고: 정상파란 무엇입니까?

파동 간섭 공식

두 파동의 간섭 공식은 두 개의 초기 파동 방정식의 합으로 제공됩니다. 따라서 두 _파동 의 간섭에 _대한 방정식 _은 _다음 과 같습니다. 2] .

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(\frac{k(x_1+x_2)}{2}-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\ droite)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi}{2}\right)$

금:

$y$

연구된 점의 신장입니다.
$A$

원래 파동의 진폭입니다.
$k$

파수입니다.
$x_1,x_2$

는 연구 지점과 파동 1 및 파동 2의 초점 사이의 거리입니다.
$\omega$

각주파수 또는 맥동입니다.
$t$

시간의 순간입니다.
$\phi$

두 개의 초기 파동 사이의 시간 지연입니다.

두 간섭파가 모두 동일한 지점에서 발생하는 경우 x ₁ = x ₂ = x가 유효합니다. 따라서 이러한 경우 두 파동의 간섭 방정식은 다음과 같습니다.

$\displaystyle y=2\cdot A\cdot \text{sin}\left(k\cdot x-\omega\cdot t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left (\frac{\phi}{2}\right)$

파동 수와 파동의 각진동수는 다음 공식으로 계산됩니다.

$\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}$

금:

$k$

파수입니다.
$\lambda$

파장이다.
$\omega$

각주파수 또는 맥동입니다.
$T$

요점입니다.
$f$

주파수입니다.

두 파동의 간섭에 대한 방정식 시연을 참조하세요.

동일한 주파수와 동일한 진폭을 갖지만 특정 각도 ψ의 위상차가 있는 두 전파의 방정식이 주어지면:

$\begin{array}{c}y_1=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)\\[3ex]y_2=A\cdot \text{sin}(k \cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

두 파동의 간섭으로 인한 파동은 두 진동파의 합이므로 두 파동의 간섭 방정식은 이전 두 방정식의 대수적 합이 됩니다.

$\begin{array}{c}y=y_1+y_2\\[3ex]y=A\cdot \text{sin}(k\cdot x_1-\omega\cdot t)+A\cdot \text{ sin}(k\cdot x_2-\omega\cdot t+\phi )\end{array}$

그런 다음 다음 삼각함수 공식을 적용합니다.

$\displaystyle\text{sin}(A)+\text{sin}(B)=2\cdot \text{sin}\left(\frac{A+B}{2}\right)\cdot\ texte{cos}\left(\frac{AB}{2}\right)$

따라서 이전 삼각법 공식을 적용하여 두 파동의 간섭 방정식에 도달합니다.

$\begin{array}{c}\displaystyle y=A\text{sin}(kx_1-\omega t)+A\cdot \text{sin}(kx_2-\omega t+\phi)\\[4ex ]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{(kx_1-\omega t)+(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\text{cos}\left(\ frac{(kx_1-\omega t)-(kx_2-\omega t+\phi)}{2}\right)\\[4ex]\displaystyle y=2A\text{sin}\left(\frac{k(x_1 +x_2)}{2}-\omega t+\frac{\phi}{2}\right)\text{cos}\left(\frac{k(x_1-x_2)}{2}-\frac{\phi }{2}\right)\end{array}$

파동 간섭(물리)