수면파의 간섭

학습 목표

파동의 간섭을 이해한다.

1. 파동의 간섭

위치에 따른 진동 변위 그래프

마루와 골은 파동의 최대 진폭 지점으로써 '마루'는 양의 최대 변위인 지점이며, '골'은 음의 최대 변위 지점이다.

(좌) 보강 간섭, (우) 상쇄 간섭

파동은 중첩성을 가지므로 두 파동이 만나면 간섭이 일어난다. '간섭'이란 파동이 중첩돼서 생긴 합성파의 진폭이 원래 파동의 진폭보다 커지거나 작아지는 현상을 의미한다. 마루와 마루 또는 골과 골이 만나면 진폭이 원래보다 커지게 되고, 마루와 골이 만나면 진폭이 원래보다 작아지게 된다. 이처럼 합성파의 진폭은 두 파동 위상 차이의 영향을 받는다.

2. 수면파의 간섭

물리학1에서는 소리의 간섭에 대해 공부했었다. 물리학2에서는 수면파 간섭을 통해 간섭의 종류에 따른 진폭 변화를 눈으로 쉽게 살펴볼 수 있다.

 

https://youtu.be/5Fn6eqYOrz4

두 점파원에서 발생한 두 개의 수면파는 전파하면서 서로 만나 간섭을 일으킨다. 어떤 지점은 수면이 다이나믹하게 진동하지만, 어떤 지점의 수면은 고요하리만치 잔잔하다. 다이나믹하게 진동하는 곳은 두 개의 수면파가 보강 간섭하는 지점이고, 수면이 잔잔한 곳은 상쇄 간섭하는 지점이다.

 

파동의 간섭 가상 실험

https://javalab.org/superposition/

두 파동의 중첩 - 자바실험실

각 점파원에서 발생한 두 파동의 위상이 동일함에도 불구하고 두 물결파가 보강 간섭과 상쇄 간섭을 일으키는 이유는 무엇일까? 바로 각 점파원에서 간섭 지점까지 두 파동의 경로 차이가 간섭 지점에서의 두 파동의 위상 차이를 결정하기 때문이다.

그림에서 골(점선)과 마루(실선)가 만나는 점을 따라가면 상쇄 간섭이 일어나 수면이 잔잔하게 된다. 이 지점을 '마디'라 하고, 마디를 이은 선을 '마디선'이라 한다. 골과 골 또는 마루와 마루가 만나는 점을 연결하여 따라가면 보강 간섭이 일어나 큰 진폭으로 진동하게 된다. 

 

경로차에 따른 수면파 간섭 조건

기출문제 풀어보기

16년도 수능 물리2 5번

답: 4번

 

19년도 6월 모평 물리2 17번

답: 5번