파동발생기

 

 

 

 

목  적 : 파동 발생기를 만들어 횡파를 만들어 보고, 매질의 운동과 고정단 반사와 자유단 반사 시에 위상이 어떻게 변하는지 알아본다.

 

준비물 : 지름 7mm, 길이 30cm 원형목 70개, 굵은 낚시줄 4m, 빨대.

 

방  법

①  원형목의 중앙에 4cm간격으로 굵은 낚시줄이 들어 갈만한 구멍을 2개 뚫는다. 빨대를 2.5cm정도 되게 잘라서 원형목 사이에 넣고 낚시줄을 넣어 그림과 같이 만들고 양쪽에 손잡이를 만든다.

②  원형목이 수평면과 나란하게 되도록 파동발생기의 양끝의 손잡이를 두 사람이 각각 잡고 팽팽히 당기고 있고, 원형목의 한쪽 끝을 아래로 당겼다 놓아서 진동시켜 본다. 옆에서 원형목의 단면을 보면 어떻게 보이나? 원형목은 어떻게 움직이나?

③  반대편 원형목을 움직이지 못하게 하여 고정단 반사를 시켜보고, 끝이 움직이게 놓아두어 자유단 반사를 시켜본다. 각각 반사하는 파동의 모습은 어떠한가?

 

원  리

     A와 같이 진동을 시키면 잠시 후에는 B와 같은 모습이 되어 펄스가 오른쪽으로 진행을 한다. 이때 원형목은 그 자리에서 상하로만 진동을 하고 둥근 모습만 옆으로 이동하는 것을 볼 수 있어서, 매질은 이동하지 안음을 알 수 있다. 또 C의 오른쪽 끝을 고정시키고 A와 같은 파동을 보냈을 때, 여기서 반사되는 모습은 뒤집혀서 반사되므로 위상이 반파장 바뀌게 된다. 이것은 공을 벽에 던지면 공이 퉁겨 나오는 것과 같이, 파동이 고정점을 위로 당기지만(작용) 고정점은 움직이지 않으므로 파동이 아래로 힘을 받아(반작용) 뒤집힌다. D와 같이 오른쪽 끝이 자유롭게 움직이도록 하고 파동을 보내면 마치 오른쪽 끝을 잡고 파동을 보내는 것과 같아서 그대로 돌아온다. 즉, 위상의 변화가 없다.

   * 빨대(나무젓가락)로 만드는 방법 : 스카치 테이프 1m 쯤을 책상 위에 직선이 되게 고정시키고 그 위에 빨대(나무젓가락)를 2cm간격으로 붙인 후 다시 그 위에 스카치 테이프를 한번 더 붙인다.  빨대의 양끝에 클립을 끼우기도 한다.