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물리실험보고서 - 공명(음속측정)

등록일 : 2010-04-22
갱신일 : 2010-04-22


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물리실험보고서 - 공명(음속측정) - 미리보기를 참고 바랍니다.
1. 이론
A. 공명관(resonance tube)에서의 정상파
정상파는 줄에서 들어가는 파와 나오는 두개의 파가 서로 간섭하여 발생한다. 따라서 공명장치를 통한 음파의 반사에 의해서도 정상파가 형성될 수 있다. 줄에서 형성되는 정상파에는 움직이지 않는(즉, 진폭이 0인) 지점인 골(node)과 파동에 의해 움직이는(즉, 진폭이 최대인) 지점인 마루(antinode)가 있으며 이곳에서 진폭은 시간에 따라 상하로 진동한다.
마찬가지로 공명관에서의 음파에 대해서도 골(node)와 마루(antinode)가 형성되는데 이 곳에서는 음파의 진폭이 각각 최소치와 최대치를 갖는다. 즉, 두개의 파가 서로 180도 만큼의 위상차를 갖게되는 지점에서는 상쇄 간섭으로 진폭이 최소가 되는 골(node)이되고 위상이 서로 같을때는 보강간섭으로 마루(antinode)가 된다. 공명관에서의 음파는 이러한 골과 마루의 위치를 갖게된다. 음파의 반사는 공명관의 끝이 막혀있을 때나 열려있을 때 모두 일어난다. 만일 한쪽이 막혀있다면 파는 진행할 곳이 없게 되어 그 곳에서 골(node)를 형성하고 열려있다면 그 반대의 현상이 일어나게 된다.


B. 공 명
위에서 언급된바와 같이 파동이 한쪽 끝에서 반사되어 원래의 파와 간섭할 때 정상파가 발생한다. 그러나 음파는 실제로 무수히 많이 앞뒤로 반복하므로 이런 여러개의 반사파들이 서로 간섭하게된다. 일반적으로 이렇게 집합적으로 반사된 파들은 항상 동일한 위상을 지니지는 않는다. 따라서 간섭에 의해 생긴 정상파의 진폭도 완전 보강간섭 때의 크기보다는 작게된다.
그러나 특정한 진동수에서는 모든 반사파들의 위상이 동일하게되어 아주 높은 진폭의 정상파를 형성하는데 이것을 공명이라 한다. 공명조건은 다음과 같이 주파수보다는 파장에 의해 쉽게 이해되어진다. 소리의 파장을 라하고 공명장치의 길이를 L이라 하면 공명조건은 다음과 같이 주어진다.

일 때 위의 공진조건을 만족하는 주파수(파장)를 기본 주파수(파장)이라 하고 이는 주어진 경…(생략)
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