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Wave Frequency

Defines frequency and discusses how it relates to the energy present in a wave.

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파동 진동수

이 그림의 사람처럼 줄의 횡파를 만든다고 상상해보자. 줄의 한쪽 끝을 나무나 다른 고정된 물체에 묶고 다른 한쪽 줄을 손으로 잡고 위아래로 흔들면 된다. 줄은 빨리 또는 천천히 흔들 수 있다. 줄을 얼마나 빨리 흔드는가가 이 줄의 진동수를 결정한다.  

파동 진동수란 무엇인가?

주어진 시간에 특정 지점을 파동이 지나가는 수를 파동 진동수 ( wave frequency) 또는 진동수 라한다. 진동수는 특정 지점을 1초 또는 정해진 시간 동안에 지나가는 파의 마루(최고점)의 수를 세어 측정한다. 그 수가 클수록 그파의 진동수가 커진다.  파동 진동수의 SI단위는 헤르츠( hertz : Hz) 로 1 헤르츠는 특정지점을 1초 동안에 지나가는 파의 수이다.  아래 그림은 고진동수와 저진동수의 횡파를 보여준다. 다음 사이트에서 진동수가 다른 횡파의 모의실험을 해볼수 있다.  : http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-on-a-string      http://zonalandeducation.com/mstm/physics/waves/partsOfAWave/waveParts.htm

고진동수(High frequency)와 저진동수(low frequency) 횡파

Q:  파동의 파장은 이웃 파의 대응점 간의 거리이다. 예를 들어, 그림에 있는 횡파에서는 두 마루 사이의 거리이다. 파동의 진동수가 파장과 어떤 관계가 있을지 추론해보라.  .

A:  고진동파일수록 마루들이 더 가까이 붙어 있으므로 진동수가 더 커지면  파장이 더 짧아진다.  

진동수와 에너지

파동의 진동수는 그 파동을 생성하는 진동수와 같다. 예를 들어 위 그림에서 줄의 진동수를 높이려면 잡고 있는 줄을 위아래로 더 빨리 흔들어야 한다. 그렇게 하려면 더 많은 에너지가 소비되므로 진폭이 같다면 고진동파가 저진동파보다 더 많은 에너지를 갖는다. 아래 그림에 진폭은 같으나 진동수가 다른  파동의 예가 나타나 있다. 진폭이란 파동이 이동할 때에 매체의 입자들이 진동하는 최대 거리이다.

진동수와 에너지의 관계

요약

  • 파동 진동수는 파동이 특정지점을 주어진 시간 동안에 통과하는 수이다.  
  • 진동수의 SI단위는 헤르츠(hertz :Hz)이며 헤르츠는 1초 동안에 한 지점을 통과하는 파의 수이다.   
  • 두 파동의 진폭이 같다면 고진동파가 저진동파에 비해 더 많은 에너지를 가진다. 

용어

  • 헤르츠(hertz :Hz) : 진동수의 SI단위는 헤르츠이며 이는 한 지점을 1초 동안에 통과하는 파동의 수이다.  
  • 파동 진동수(wave frequency) : 주어진 시간에 한 점을 통과하는 파동의 수 

연습

아래 사이트의 파동 제조기를 이용하여 서로 다른 양의 에너지를 갖는 파동을 만들어보라. 그 파동의 파동수와 파장을 측정하고 측정값을 점검하라. 이어서 그 사이트 하단의 질문에 답하라.. http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/light/makewaves-frames.html

복습

  1. 파동의 진동수란 무엇인가?
  2. 진동수의 SI단위는 무엇인가?
  3. 특정점을 5초 동안에 10개의 파동이 통과했다면 이 파동의 진동수는 몇 헤르츠인가? 
  4. 파동의 진동수와 에너지를 연관시켜라.  

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