파동은 물질을 이동시키지 않고 공간을 통하여 에너지를 전달한다. 파동의 전달자인 매질은 한정된 공간내에서만 진동을 하고 파동은 펄스 형태로 진행한다. 펄스요동이 전파방향에 수직한 파동을 횡파(Transverse Wave)라 하고 펄스요동이 전파방향에 평행한 파동을 종파(Longitudinal Wave)라고 부른다. 우리는 이 데모실험을 통하여 정규실험에서는 잘 볼 수 없는 펄스 파동의 움직임이나 반사파의 움직임을 관찰하고 진행파와 반사파가 중첩되어 공명되고 정상파가 발생하는 이유를 생각해 볼 수 있을 것이다.
1. 횡파 (Transverse Wave) 횡파 모형은 여러가지 색깔로 매질이 구분되어 관찰하기 용이하도록 구성되어 있다. 실험장치 양쪽손잡이를 잡고 (너무 세게 당기면 줄이 끊어져 조립된 부품이 흩어질 수 있으므로 주의) 한쪽에서 줄에 수직방향으로 손목을 비틀어 횡파 펄스를 보내본다. 파동이 유연하게 반대쪽으로 전달되고 반사되어 다시 돌아오는 것을 관찰할 수 있을것이다. 규칙적으로 일정한 펄스를 보내어 진행파와 반사파가 보강 또는 상쇄되는 간섭 양상을 관찰해 보자.
2. 종파 (Longitudinal Wave) 용수철 양쪽을 너무 늘어지지 않게 잡고 한쪽에서 용수철을 잡아당겼다가 놓아서 펄스를 보내보자. 용수철의 종파펄스에 해당하는 파동이 전달되고 반대쪽에서 반사되어 되돌아오는 것을 관찰할 수 있을 것이다. 규칙적으로 종파 펄스를 만들어서 반사파와 간섭되어 보강이나 상쇄되는 양상을 관찰해보자.
3. 줄의 진동 줄의 한쪽 끝을 고정한 다음 짧은 펄스파를 고정단 측으로 보내본다. 진행파와 반사파가 존재하는가를 관찰하고 줄을 수직방향으로 규칙적으로 흔들어 기본진동과 배진동을 만들어 본다. 진행파와 반사파가 규칙적인 진동으로 공명을 이루어 정상파를 만들어내는 것이 손끝으로 느껴지는가?
실험실소개
국제캠퍼스
