이 실험에서 알아볼 내용

같은 위치에서 두 파동의 변위를 더하고, 진폭과 위상차에 따라 합성파가 달라지는 모습을 관찰하세요.

교과와 단원

물리학 개념 · 파동의 중첩과 간섭. 공개 참고 자료의 원리를 바탕으로 만든 학습 모형입니다.

탐구 질문과 해설

1. 두 파동의 진폭이 같을 때 위상차를 0°에서 180°로 바꾸면 어떻게 될까요?

0°에서는 두 파동의 변위가 같은 방향으로 더해져 합성 진폭이 두 진폭의 합이 됩니다. 180°에서는 두 변위가 모든 위치에서 반대이고 크기가 같아 합성 변위가 0이 됩니다. 각 파동을 따로 나타낸 위쪽 두 곡선은 계속 움직여요.

2. 위상차가 180°이면 진폭이 서로 달라도 완전히 상쇄될까요?

완전 상쇄에는 두 진폭이 같아야 합니다. 진폭이 다르면 합성 진폭은 두 진폭 차이의 절댓값만큼 남습니다. 1.5 cm와 1.0 cm로 설정하면 합성 진폭은 0.5 cm예요.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

같은 매질에서 같은 방향으로 진행하며 진동수와 파장이 같은 두 정현파를 중첩합니다. 진동수 0.5 Hz, 파장 2 m, 파동의 속력 1 m/s를 고정하여 속력=진동수×파장 관계를 유지합니다. y₁=A₁sin(kx−ωt), y₂=A₂sin(kx−ωt+φ), 합성 변위 y=y₁+y₂를 사용합니다. 합성 진폭은 √(A₁²+A₂²+2A₁A₂cosφ)입니다. 세 곡선은 같은 위치 범위와 같은 세로 눈금을 사용합니다. 화면은 세 줄의 서로 다른 줄을 뜻하지 않고, 같은 매질에서의 두 기여와 그 합을 나누어 보여 줍니다. 작은 진폭의 선형 파동을 가정하고 감쇠, 반사, 비선형 효과는 생략합니다. 완전 상쇄는 두 기여를 합친 변위가 0이라는 뜻입니다. 3주기인 6초를 관찰한 뒤 재생을 멈춥니다.

참고 자료

• OpenStax · 파동의 중첩과 간섭 ↗