2023년 11월 21일 화요일

84 음파는 어떻게 빛이 없는 곳에도 전달되는가 굴절과 회절v2


음파는 어떻게 빛이 없는 곳에도 전달되는가? (굴절과 회절)

​

​

우리는 빛이 그 무엇보다 빠르다고 배웠고 그래서 강력한 에너지를 가지고 있다는 의미를 그끼고 있다. 따라서 빛이 도달하는 곳에는 뜨거운 에너지가 있었다. 그런데 소리가 도달하는 곳은 꼭 그렇지 만은 않았다. 어두운 곳에서도 소리는 들렸다. 막혀있어도 들렸다.

눈에 보이지 않는 곳에도 소리와 빛이 전달된다면, 장애물을 통과했거나, 다른 평면에 2차 반사된 것으로 볼 수 있다고 하자. 그런데 만약 그런 것이 없는 그 뒷면 구석에도 소리를 들을 수 있다면 도대체 이를 어떻게 설명할 수 있을까?

​

https://contents.premium.naver.com/bisope/visope

​

Huygens–Fresnel principle(호이겐스의 원리)

​

파동(Wave)은 빛, 음, 표면파, 지진, 진동 등의 형태로 나타나며, 반사와 굴절, 회절의 특징을 갖는다. 빛은 매질의 진동방향과 파의 전파방향이 다른 횡파이나, 음은 파의 전파방향으로 소밀(밀도가 낮은, 밀도가 높은 매질)의 파동을 갖는 종파이다. 음의 진행방향을 음선(Sound ray)라 지칭하면, 그 수직인 면을 ‘파면’(파동이 전파되어 나갈 때 위상이 같은 점을 모두 이어서 얻어진 면)이라 한다.

​

막힌, 좁은, 어두운 그 곳에서 소리가 들릴 수 있는 원리는 호이겐스의 원리로 설명한다. “어느 파면상의 각 점은 다음 파면의 점파원이 되어 구면파가 발생한다. 이들 점파원이 만드는 구면파의 모두에 접하는 포락면이 다음의 파면이 된다.” 호이겐스의 원리를 사용하면 파동의 반사, 굴절, 간섭, 회절현상을 설명할 수 있다.

​

구분

굴 절(Refraction)

회 절(Diffraction)

설명

음선이 구부러지는 현상

장애물 뒤의 영역에서도 음이 전파되는 현상

이론

Snell의 법칙

;매질이 변동할 때 입사각과 투과각이 변동함.

Huygens–Fresnel principle (호이겐스의 원리)

현상

-음속이 낮은 쪽으로 굴절한다.

-온도가 낮은 쪽으로 굴절한다.

-바람이 불어가는 방향으로 굴절한다.

-파장이 클수록 많이 회절한다.

-장애물의 크기가 작을수록(구멍이 작을수록 많이 회절한다


댓글 없음:

댓글 쓰기