[일반물리학] 공명실험

공명실험

2. 실험목적
플라스틱 공명관(resonance tube)의 공기기둥의 음파 공명진동수를 구하고 정상파의 골과 마루의 위치를 측정하여 음파의 파장과 음속을 결정한다.

3. 실험이론
정상파는 줄에서 들어가는 파와 나오는 파 두 개가 서로 간섭하여 발생 한다. 따라서 공명장치를 통한 음파의 반사에 의해서도 정상파가 형성될 수 있다. 이때 음파의 두 개의 파가 180°만큼의 위상차를 가지게 되는 지점에서는 상쇄 간섭으로 진폭이 최소가 되는 골이 되고 위상이 서로 같을 때는 보강간섭으로 마루가 된다. 한쪽이 막혀있다면 파는 진행할 곳이 없게되어 그곳에서 골을 형성하고 열려있다면 그 반대의 현상이 일어나게 된다.
공명이란 어떤 물체의 진동 에너지가 다른 물체에 흡수되어 그 물체가 진동하는 것을 말한다. 이 때 원래 진동 에너지의 진동수와 진동 에너지를 받는 물체의 고유 진동수가 가까우면 더 큰 공명의 효과를 얻을 수 있다. 많은 현악기들이 공명효과를 이용한다. 즉 실제 특정 주파수의 음을 내는 현의 진동은 훨씬 큰 물체에 전해져 효율적으로 음을 표현한다. 즉 현만 있을 때보다 훨씬 큰 소리를 낼 수 있다.

소리의 파장을 라 하고 공명장치의 길이를 L이라 하면 공명 조건은 다음과 같이 주어진다.

L=n/2(양쪽 다 막혀 있거나 열려 있을 때)
(단, n=1,2,3.......)
L=2n-/4(한쪽만 막혀 있을 때)
위의 식은 선의 경우에 유도된 것이고
d를 관의 지름으로 놓고
L+0.8d=n/2(양쪽이 모두 열려 있을 때)
(단, n=1,2,3........)
....

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