· 소리의 세기 (큰 소리/작은 소리) = 진폭. 진폭이 클수록 큰 소리.
· 소리의 높이 (높은 음/낮은 음) = 진동수. 진동수가 클수록 높은 음.
· 소리의 음색 (악기마다 다른 느낌) = 파형. 같은 음을 내도 피아노와 바이올린 소리가 다른 까닭.
사람의 가청 주파수는 약 20 Hz ~ 20,000 Hz이다. 그보다 낮으면 초저주파(코끼리·고래가 사용), 높으면 초음파(박쥐·돌고래가 사용).
SECTION 01 · 파동의 요소
파동을 이루는 세 가지 양
파동은 어떤 매질의 진동이 공간으로 퍼져 나가는 현상이다. 모든 파동은 세 가지로 표현된다.
📏
파장 (λ)
같은 위상의 두 점 사이 거리. 단위 m.
↕️
진폭 (A)
중심에서 최대 변위. 파동의 세기.
🔄
진동수 (f)
1초 동안의 진동 횟수. 단위 Hz.
파동 시뮬레이션 — 진폭과 진동수를 바꿔 보자
60
3 Hz
● 종파 vs 횡파 — 매질이 움직이는 방향이 다르다
종파 (Longitudinal Wave) · 소밀파
매질이 진행 방향과 같은 방향으로 진동(앞뒤로). 빽빽한 곳(밀)과 성긴 곳(소)이 번갈아 나타나며 전파. 예: 소리, P파.
횡파 (Transverse Wave)
매질이 진행 방향과 수직으로 진동(위아래로). 마루와 골이 번갈아 나타남. 예: 물결파, 빛(전자기파), S파.
SECTION 02 · 소리
소리 — 공기의 파동
소리는 공기 분자의 압축과 팽창이 만드는 종파(소밀파)이다. 소리의 특성은 파동의 요소로 그대로 설명된다.
★ 심화자료
도플러 효과 — 구급차가 다가올 때 vs 멀어질 때
도플러 효과 · 음원이 다가오면 파동이 압축되어 파장이 짧아지고 진동수가 커진다 → 높은 음으로 들림. 음원이 멀어지면 파장이 늘어나 낮은 음으로 들림. 구급차의 사이렌 소리가 가까이 올 때와 멀어질 때 다르게 들리는 까닭.
SECTION 03 · 일상 속 파동
우리 주변의 파동들
🎵
음악
다양한 진동수와 파형으로 멜로디와 화음을 만든다.
📡
전파
라디오·TV·Wi-Fi는 모두 전자기파의 진동수 차이로 구분.
🦇
박쥐의 초음파
20,000 Hz 이상의 초음파를 내고 메아리로 물체 위치를 파악.
🏥
초음파 검사
몸 속에 초음파를 보내 반사된 파동으로 장기 영상을 만든다.
🌊
해파
바다의 물결은 횡파. 파장과 진폭으로 파도의 크기 결정.
🌍
지진파
P파(종파)·S파(횡파)가 지구를 통과해 내부 구조를 알려줌.
ULTRASOUND · 초음파 진단
초음파 — 들리지 않는 소리로 몸 속을 본다
임산부 진단·근육·내장 검사에 쓰이는 초음파는 2~10 MHz(사람 가청 한계 20 kHz의 100~500배)의 매우 높은 진동수를 가진 음파다. 몸에 쏘면 조직마다 다르게 반사되어 돌아오는데, 이 신호를 컴퓨터가 영상으로 만든다.
X선과 달리 방사선이 없어 안전해서 태아 검사에 쓰인다. 박쥐와 돌고래도 같은 원리로 어둠 속에서 길을 찾는다.
© Wikimedia Commons · CC BY-SA
SECTION 04 · 형성평가
스스로 점검하기
Q1
소리의 높낮이를 결정하는 파동의 요소는?
해설 · 진동수(Hz)가 클수록 높은 음, 작을수록 낮은 음. 진폭은 소리의 세기, 파형은 음색을 결정한다.
Q2
같은 음을 피아노와 바이올린이 연주하면 다르게 들리는 까닭은?
해설 · 같은 음은 같은 진동수를 가진다. 하지만 악기마다 만들어 내는 파동의 모양(파형)이 달라 음색이 다르게 들린다.
Q3
사람의 가청 주파수 범위는?
해설 · 사람의 가청 주파수는 약 20 Hz ~ 20,000 Hz이다. 그 이하는 초저주파, 그 이상은 초음파로 사람은 듣지 못한다.
핵심 정리
AMPLITUDE
진폭
파동의 세기. 소리의 크기.
FREQUENCY
진동수
초당 진동 횟수(Hz). 소리의 높이.
WAVEFORM
파형
파동의 모양. 음색.
HEARING
가청 주파수
20~20,000 Hz (사람).