중단원미리보기 파동 -...

86 Ⅱ. 빛과파동

2파동

중단원 미리 보기

2-1 파동의발생과종류 2-2 파동의반사와굴절 2-3 소리

파동의전달

폭죽소리에의해주변건물의유리창이흔들리는것은

폭죽의 폭발음으로 생긴 파동이 공기 중으로 전달되기

때문이다. 파동은어떻게전달될까?

파동의발생

파동은 진동에 의해 발생한다. 파동은

어떻게표시할까?

Ⅱ.

빛과

파동

파동평면파구면파

파동의반사파동의굴절

소리소리의발생소리의전달소리의매질

소리의3요소•소리의크기•소리의높낮이•소리의맵시

단원의 개념 구조

파동

▶파동을표시하는첫번째방법은어느한순간

에 파동의 모양을 표시한다. 이때 볼록하게 가장

높이올라온부분을마루, 오목하게가장낮게내

려간부분을골이라고한다. 또한마루에서이웃한

마루까지의거리또는골에서이웃한골까지의거

리를파장이라하고, 진동중심에서마루까지의거

리나진동중심에서골까지의거리를진폭이라고

한다.

파동을표시하는또다른방법은매질의어느한

점의위치를시간에따라나타내는것이다. 이렇게

하면파동의주기와진폭을알수있다.

▶경기장의관중석에서파도타기응원을할때맨끝에있는사람이

앉았다일어서기를반복하면그옆사람도이어서앉았다일어나기

를반복한다. 먼곳에서이런광경을보면마치파도가점점퍼져나

가는것처럼보인다. 하지만응원을하는사람들은각자제자리에서

앉았다일어서기만을반복할뿐옆으로이동하지않는다. 이처럼파

동이진행할때에도매질은직접이동하지않고제자리에서진동만

한다. 이때파동은매질을통해에너지를전달한다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지86 DK

우리주변에는여러가지종류의파동이있다. 파동은떨어지는빗방울이나불꽃놀이의폭죽등에의해서

발생하기도하며, 우리의목소리또한파동의한종류이다. 파동은어떻게생기고나아가는것일까? 또이러

한파동의특징에는무엇이있을까?

2. 파동 87

파동의반사

바닷속의돌고래는초음파를내보내어먹이를찾는다.

초음파와같은파동은장애물을만나면어떻게나아갈까?

파동의굴절

사람과 사람 사이에 풍선을 놓으면 소리가 더 잘

들린다. 소리는풍선을지날때어떻게나아갈까?

소리

악기는저마다독특한소리를낸다. 같은음악

을 연주하더라도 악기에 따라 다르게 들리는

이유는무엇일까?

▶파동이진행하다장애물을만나면부딪쳐되돌아온다. 이처럼파동

이장애물을만나되돌아가는현상을파동의반사라고한다. 파동이진

행하다반사될때반사된파동의모양은입사파의모양과같다. 즉, 입

사파가직선파이면반사파도직선모양이고, 입사파가원형파이면반

사파도원형모양이다. 또빛과마찬가지로파동이반사될때입사각과

반사각의크기는항상같다.

▶풍선속공기의밀도는풍선밖공기의밀도보다커서볼

록렌즈의역할을할수있는데, 빛이볼록렌즈를통과하면

초점을향해모이듯이, 소리도풍선속의공기를통과하면서

안쪽으로꺾이기때문이다.

▶여러가지악기소리의음파를살펴보면악기마다파형이서로다르

다. 이와같이소리의파형이달라서소리가다르게들리는것을소리

의맵시라고한다. 악기마다내는소리가다르게들리는것은소리의

맵시가다르기때문이며, 이때문에여러악기가함께연주될때각악

기의소리를구별할수있다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지87 DK


파동의 발생과 종류2-1학습 목표

•파동이발생하는과정을설명할

수있다.

•파동의종류를설명할수있다.

Ⅱ.

빛과

파동

수면위에있던새가바로하늘로날아오르기는쉽지않다. 따라서새는날개를퍼

덕이며수면위를뛰어가다가하늘로날아오른다. 이때새가수면을박찬자리를중심

으로동심원 모양의 물결이 만들어진다. 만들어진 물결은 사방으로퍼져나가며, 새

가지나간흔적을나타낸다. 물결과같은파동은어떻게만들어지고퍼져나가는

것일까?

⋯ •우리주변에서관찰할수있는여러

가지파동의종류를설명한다.

•파동은매질의진동을통해전파된다는것을

이해하고, 진동방향과파동의진행방향에따

른파동을분류할수있도록지도한다.

•파동을표시하는요소를설명한다.

Tip수업

파동의발생과전파심화자료

①파동: 물질의전달없이공간의한점에서다른점으로에너지가전달되는현상이다.

②매질에따른파동의전파: 파동은물과같은매질을통해전달되는역학적파동과매질이없어도전달되는

전자기파로나눈다.

•역학적파동: 일상생활에서흔히접하는파동으로, 파동의기본적인성질을이해하거나표시할때역학적

파동을예로든다.

예⃝물결파, 음파, 지진파

•전자기파: 매질이없어도전달되고매질을통해서도전달되는데, 그방식은전기장과자기장의상호유도

라는특별한방식으로전달된다.

➜전자기파는전기장과자기장의진동방향이진행방향에수직한횡파이다.

전기장

자기장 전자기파의 진행 방향

전기장과자기장으로이루어진전자기파의진행

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지88 DK

파동의발생과전달

동요중에‘퐁당퐁당’이라는동요가있다. 이동요에는물결파가발생하여전달

되는과정이모두담겨있다.

이동요에서처럼물에돌을던지면돌을던진곳의물이위아래로진동하면서

주위로퍼져나간다. 이렇게진동이주위로퍼져나가는것을파동이라고한다. 우

리주변에서볼수있는파동에는빗방울에의해퍼져나가는물결파, 리듬체조

선수의리본, 지진, 소리, 빛등이있다.

2. 파동 89

그림Ⅱ-̀32 우리주변의다양한파동

43

C

퐁 당 퐁 당 돌 을 던 지 자 누 나 몰 래 돌 을 던 지 자

F C F C CG

냇 물 아 퍼 져 라 퍼 져 라 멀 리 멀 리

CF

건 너 편 에 앉 아 서 나 물 을 씻 는

G GC C

우 리 누 나 손 등 을 간 질 여 주 어 라

진동

물체가평형위치를중심으로왔다

갔다하는운동

파동의발생

파동의전달

소리 지진파

펄스와파동비교보충자료

①펄스: 맥박처럼짧은시간에생기는진동현상으로, 매질의한곳에한번의충격을가하면한번의진동이매질을따라퍼져나가는데, 이진동변화가지

나가는파동을펄스라고한다.

②파동: 매질내의한점에서생긴매질의진동상태가매질을통해서규칙적으로퍼져나가는것을말한다.

펄스 파동

힘껏닫은방문에의한공기의흔들림이창문에걸려있는커튼을한번펄

럭인다.

잔잔한수면위에작은돌을떨어뜨렸을때둥글게퍼져나가는한개의원

형모양의물결파

리듬체조선수가리본을한번흔들때발생하는파동

방문을규칙적으로열고닫을때커튼도규칙적으로진동을한다.

잔잔한수면을일정한주기로흔들때퍼져나가는물결파

리듬체조선수가리본을일정한주기로계속흔들때발생하는파동

파동의발생참고자료|

•물결파: 잔잔한수면위에물방울이떨

어지면서 발생

•음파: 진동하는 물체가 주변의 공기를

진동시키면서발생

•지진파: 지구내부의흔들림이땅을통

해전달되면서발생

•전자기파: 라디오, 텔레비전, 햇빛, 전구

의불빛등

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지89 DK


동요‘퐁당퐁당’에서처음에돌을던진곳의물과같이진동이처음시작되는

곳을파원이라고한다. 파동은파원의모양에따라퍼져나가는모습이달라진다.

예를들면잔잔한수면의한곳을손가락으로진동시키면동심원모양의물결파

가만들어지고, 긴직선막대를이용하여수면을진동시키면막대와나란한직선

모양의물결파가퍼져나가는것을볼수있다. 이런직선모양의파동은바닷가

로밀려오는파도의모양에서관찰할수있다.

물결파가물을통해퍼져나가는것처럼파동을전달해주는물질을매질이라고

한다. 파동이전달될때파동의매질은어떻게운동하는지알아보자.

1⃞한쪽끝의사람이앉았다일어서기를반복하는동안나머지사람들은어떤운동을하

게되는가?

2⃞먼곳에서이모습을보면어떻게보이는가?

해석

열명정도의친구들이나란히선다음서로팔짱을끼고한쪽끝의사람이앉았다일어

서기를반복해보자.

※주의: 팔짱이풀리지않게단단히낀다.

해 보기 실험파동은어떻게전달될까?

그림Ⅱ-̀33 물결파의예

동심원모양 직선모양

파동 매질

물결파

지진파

물

땅

소리(음파) 공기

전자기파 없다.

파동에따른매질

소리의매질은공기, 물, 금속등이

며, 소리는 매질이 없으면 전달되

지못한다. 빛의 매질은물, 유리,

공기가될수있으며, 매질이없는

진공도빛의매질이될수있다.

도미노게임

도미노게임에서맨앞쪽에있는도

막을넘어뜨리면그뒤쪽에세워져

있는 도막이 제자리에서 쓰러지면

서 바로 다음 도막을 넘어뜨린다.

이과정을차례로반복하면서마지

막도막을넘어뜨리게된다.

이와같은게임으로매질의진동과

파동의 전달 과정을 설명할 수 있

다. 즉, 파원의처음진동이이웃한

매질에차례로전달되는과정이파

동임을알수있다.

▶나머지사람들도앉았다일어섰다하는운동을한다.

▶멀리서이모습을보면마치파도가쳐서파동이전달되는것처럼보인다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지90 DK

2. 파동 91

경기장의관중석에서파도타기응원을할때맨끝에있는사람이앉았다일어

서기를반복하면그옆사람도이어서앉았다일어나기를반복한다. 먼곳에서이

런광경을보면마치파도가점점퍼져나가는것처럼보인다. 하지만응원을하

는사람들은각자제자리에서앉았다일어서기만반복할뿐옆으로이동하지는

않는다.

이처럼파동이진행할때에도매질은직접이동하지않고제자리에서진동만한

다. 이러한현상은호수수면에떨어진공의진동에서볼수있는데, 공주변에물

결을만들어도공은제자리에서위아래로진동만하고이동하지않는다.

그렇다면파동에서전달되는것은무엇일까? ‘퐁당퐁당’동요에서냇물을

통해누나의손등을‘간질여주는것’처럼파동은매질을통해에너지

를전달한다.

예를들어, 바닷가에서파도가칠때항구에있는배가출렁이

는것은파동에의해에너지가전달되기때문이다. 또지진파는

건물을무너뜨리기도하고, 불꽃놀이의폭죽이터질때나오는

소리가주변건물의유리창을흔들기도한다. 이처럼파동은

주위로퍼져나가면서에너지를전달한다.

파동의 진행

파동이진행될때전달되는것은무엇일까?

그림Ⅱ-̀34 파동의진행과매질의진동_ 물결파가오른쪽으로퍼져나가도수면위의공은물결을따라이

동하지않고제자리에서위아래로진동만한다.

잔잔한호수에돌을던지면물

의 진동이 생기고 ( )이

/가퍼져나간다.

스스로해결하기

파동

⋯ 줄이나 용수철을 이용하여

파동의진행과정을보여줄수있다.

이때손으로흔드는정도에따라파의

모양이달라지는것과파동의전달속

력은줄이나용수철의종류에따라달

라질수있다는것을알려준다.

Tip수업

파동의전달

연못에떨어진공을꺼내려고돌을

던져도공은연못가로밀리지않는

다. ➜파동이전달될때매질은제

자리에서진동만하기때문이다.

▶파동이진행할때매질은진동하고, 매질을통해전달되

는것은에너지이다.

에너지를전달하는두가지방법참고자료|

에너지를 전달하는 방법에는 물체 또는 입자의 운동을 통한

방법과파동을통한방법이있다.

운동하는물체가가지는운동에너지나높은곳에있는물체

가가지는중력에의한위치에너지와같이물체는에너지를

전달하는매개체이다. 이와는달리파동은물체의이동을통

해 에너지를 전달하지 않고 매질이라는 물체의 진동을 통해

에너지를전달한다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:12 AM 페이지91 DK


파동의종류와표시

파동은매질을통해전달되는파동과매질이없이도전달되는파동으로나눌수

있다.

물결파, 음파, 지진파등은진동이매질을통해전달되어나아가는파동이고, 빛

이나텔레비전방송용전파와같은전자기파는매질이없이도전달되는파동이다.

또한파동은매질의진동방향이파동의진행방향과서로수직인횡파와매질

의진동방향이파동의진행방향과서로나란한종파로나뉘기도한다.

횡파에는물결파나빛, 지진파의 S파, 휴대전화, 텔레비전, 라디오등에사용

되는전파가있고, 종파에는음파나지진파의 P파가있다.

파동의진행방향과매질의진동방향이서로수직인파동을무엇이라고하는가?

파동의진행방향

매질의진동방향

횡파

종파

종파는용수철을앞뒤로흔들면만들수있

다. 이때듬성듬성한부분과빽빽한부분이

나타나며, 매질의진동방향과파동의진행

방향이나란하다.

파동의진행방향

매질의진동방향

횡파는용수철을좌우로흔들어만

들수있으며, 매질의 진동방향과

파동의진행방향이서로수직이다.

우리생활속횡파와종파

빛을비롯한전자기파는횡파로서, 파장

에따라전파, 적외선, 가시광선, 자외선,

X선등으로나뉜다.

소리(음파)는종파의대표적인예로, 사

람이 들을 수 있는 진동수는 약

20`~20,000 Hz이다. 그리고 진동수가

20,000 Hz 이상인 음파를 초음파라고

한다.

▶횡파

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지92 DK

파동을표시하는첫번째방법은어느한순간에파동의모양을표시하는것이

다. 물결파를예로들면, 물결파는진행하면서볼록하게높은곳과오목하게낮은

곳이일정하게반복된다.

이때볼록하게가장높이올라온부분을마루, 오목하게가장낮게내려간부분

을골이라고한다.

또한마루에서이웃한마루까지의거리또는골에서이웃한골까지의거리를파

장이라하고, 진동중심에서마루까지의거리나진동중심에서골까지의거리를

진폭이라고한다.

이렇게진행하는파동의순간적인모습을그래프로나타내면거리에따라진동

중심으로부터매질의위치를알수있다. 이그래프를통해파동의파장과진폭을

알수있다.

진폭

골 진동 중심

마루 마루

마루

골

파장

파장

파동의 진행 방향

매질의 진동 방향

그림Ⅱ-̀35 매질의진동모습을

나타낸그래프_̀ 거리에따라어느순

간매질이얼마나진동중심으로부터

떨어져있는지나타낸그래프이다.

위치

O기준점으로 부터의 거리

파장

진폭

진폭

마루

골

진행 방향

2. 파동 93

파동의표시

기준점으로부터의거리에따른매질의위치변화, 즉

두변위사이의관계를나타낸곡선을파형이라고하

며, 일반적으로사인(sin) 곡선으로나타낸다.

생활속파장

①해변가로밀려오는파도의파장은수

m이다.

②모깃소리의파장은수십cm이다.

③빛의파장은수백nm이다.

파형의결정보충자료

줄을흔들어만드는파동의모양은줄을흔

드는손의운동에따라달라진다. 즉, 위아

래로 움직이는 속력과 흔들어 주는 폭(진

폭)을 얼마나 크게 하는가에 따라 파형이

달라진다.

그러나파동의속력을결정하는것은손의

운동이 아니라 줄의 성질이다. 즉, 무겁고

두꺼운줄인지가볍고얇은줄인지에따라

파동의속력이달라진다.

⋯ 물결파에서 물 입자가 실제

로는 원운동이나 타원 운동을 한다고

하더라도물결파는횡파로분류하도록

하여혼란을주지않도록유의한다.

Tip수업

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지93 DK


파동을표시하는또다른방법은매질의어느한점의위치를시간에따라나타

내는것이다. 이렇게하면파동의주기와진폭을알수있다. 파동이진행할때매질

의각점은일정한시간간격으로진동하는데, 매질이한번진동하는데걸린시간

을주기라고하고단위는주로초를사용한다. 1초동안매질이진동한횟수를

진동수라고하며단위는Hz(헤르츠)를쓴다. 진동수는 인관계가있다.1

주기

매질의어느한점의시간에따른위치를나

타낸그래프에서알수있는것은무엇인가?

개념확인하기자기

주도

학습파장과주기를알고있는파동의

속력은어떻게구할수있을까?

응용문제해결하기

바다에서지진이발생했을때지진해

일이함께일어나는이유를알아보자.

과학과생활연관짓기

위치(

)m

1

0

-11

0

-11

0

-1

관찰 시작

1주기

거리(m)1 2 3 4 5 60

1

0

-1

주기 14

주기 12

주기 34

①

②

③

④

⑤

시간

위치

O ① ③

④

⑤

②

주기 14

주기 34

주기 12

1주기

그림Ⅱ-̀36 매질의어느한점의시간

에따른위치_̀ 오른쪽그림에서줄위에표

시된 점의 높낮이를 시간에 따라 나타내면

주기, 진동수, 진폭을알수있다.

그림 Ⅱ-̀37 시간에 따른 파동의 모습_̀

줄의 파동을 ;4!;̀주기간격으로나타낸그림이다.

헤르츠(Hertz, H. R.; 1857~1894)

헤르츠는독일의물리학자로, 1857년독일

의함부르크에서태어나베를린대학의헬

름홀츠에게지도를받고물리학박사학위

를받았다. 1885년맥스웰의전자기이론

에관심을갖기시작하였고, 대학에서물리

학교수로있으면서빛이전자기파임을실

험적으로 확인하여 맥스웰의 고전 전자기

파 이론을 증명하였다. 진동수(주파수)의

단위인 Hz는 헤르츠의 이름에서 따온 것

이다.

주기와진동수와의관계

정의

단위

관계

주기(T) 진동수(f)

매질의한점이한번진

동하는데걸리는시간

s[초]

매질의한점이 1초동안

진동하는횟수

Hz[헤르츠]

진동수(Hz)=

예⃝60Hz : 1초에60회진동

1

주기(초)

▶시간에따라매질의한점이움직인위치를나

타낸그래프로부터파동의주기와진동수, 진폭을

알수있다.

▶바닷속에서지진이일어나면지각변동으로해수가

상하로진동하고, 그것이대규모의파동이되어퍼져나

아간다. 이때의파동은심해에서의파장과비교하여진

폭(파고)이작아눈에잘띄지않지만, 해안근처의얕

은곳에서는갑자기커져서해안가에큰피해를입힌다.

▶파장을주기로나누면파동이매질

을따라이동하는속력을구할수있다.

파동의속력= =진동수_파장파장

주기

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.23 1:42 PM 페이지94 DK

P파 S파

지진파에도 횡파와 종파가 있다!

2011년에일본대지진으로발생한해일은순식간에일본동북부의후쿠시마지역을폐허로만들었다. 이렇듯지

진이발생하면인명과재산등에많은피해를준다. 자연이만드는이거대한현상은어떻게생긴것일까?

지진은여러가지원인에의한땅속의진동으로발생하며, 이진동은지진파의형태로지표면까지전달된다. 지

진파에는 P파와 S파가있는데 P파는종파이고 S파는횡파이다.

P파는진행방향으로땅속지각을진동시키면서지표면에도달한다. 따라서 P파가지표면바로아래에도달하

면지표면에서는세로방향의진동을느낀다. S파는진행방향과수직방향으로땅속지각을진동시키면서지표면

에도달한다. 따라서 S파가지표면바로아래에도달하면지표면에서는가로방향의진동을느낀다. S파는 P파보

다지표면에늦게도달하지만가로방향으로진동하기때문에더많은피해를준다.

이러한지진파의피해를줄이기위해건물을지을때에는여러가지방법으로내진설계를해야한다.

2. 파동 95

지진파의전달_̀ P파는지진파의

진행방향과나란하게땅이진동하

고 S파는지진파의진행방향과수

직으로땅이진동한다.

보충·심화

보충자료

P` S`

P` S`

P

P SS 3km/s

P 7km/s

지진조기경보시스템참고자료|

지진에 안전하다고 평가받고 있는 우리나라도 간

헐적인지진발생으로국민불안이이어지자 2011

년지진조기경보시스템을구축하기시작했다.

현재기상청을비롯한유관기관에서전국에 177

개지진관측소를운영하고있는데, 지진이발생한

뒤통보까지 4분정도가걸린다. 전문가들은한반

도지각을보다촘촘히관찰하기위해서는약 300

개의관측소가더필요하다고보고있다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지95 DK


Ⅱ.

빛과

파동 파동의 반사와 굴절2-2

•파동의 반사와 굴절 현상의 원

리를말할수있다.

•우리 주변에서 파동의 반사와

굴절 현상을 이용한 예를 찾을

수있다.

학습 목표 건축물을지을때에는단순히기능만생각하지않고아름다움을생각하여짓

기도 하고, 특별한 요소를 건축물에 포함시키기도 한다. 영국의 런던에 있는

세인트폴대성당안에는‘속삭임의회랑’이라는특별한곳이있다. 여기에는

돔모양의천장아래에원통형벽이있고, 그벽을따라통로가있다. 중앙은

비어있으며, 원형통로의반대쪽은 30m정도떨어져있다. 이벽의근처

에서작은소리를내면신기하게도 30m 정도떨어진반대쪽에서도그

소리가들린다. 이것은말소리가벽에서반사되어나아가기를반복하여

원형의벽을따라계속진행하기때문이다.

이와같이파동이진행할때장애물을만나거나서로다른매

질을만나면어떻게나아가는지자세히알아보자.

위에서 본 단면도

⋯ •물결파실험장치를통해물결파가

장애물을만나거나물의깊이가달라지는곳

에서어떻게나아가는지를관찰한다.

•파동이진행하다가반사될때반사법칙에따

라진행하는것을알고, 파동이굴절하는이유

와굴절법칙을이해한다.

•우리주변에서파동의반사와굴절현상을이

용한예를찾는다.

Tip수업

파면에따른파동의분류

파동에서위상이같은점들을연결한선이나면을파면이라고한다. 파면은마

루를이루는점들을연결하여나타낼수있고, 골을연결하여나타낼수도있다.

파면의형태에따라파동을평면파와구면파로구분할수있다.

•평면파: 파면이평면일때를평면파라고하는데, 물결파실험장치에서막대

자로수면을진동시켜만들수있으며, 바다에서해안으로밀려오는파도의

예를들수있다.

•구면파: 파면이구형일때를구면파라고하는데, 잔잔한수면에서손가락을

물에담갔다가뺐을때나타나는물결파나촛불주변으로불빛이공간으로퍼

져나가는것을예로들수있다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지96 DK

❶물결파실험장치를설치하고물의높이가물결

통의절반정도되도록물을채운다.

❷물결통에 장애물을 놓고 직선파를 발생시킨

후물결파가나아가는모습을관찰한다.

❸물결통에아크릴판을잠기게하여물의깊이

를다르게한다음직선파를발생시켜물결

파가나아가는모습을관찰한다.

2. 파동 97

물결파 실험 장치를 통하여 파동의

성질을관찰할수있다.

물결파실험장치, 물, 자(̀30cm)

목·표

준·비·물

실험·관찰탐구 활동 파동의성질관찰하기

1. 물의깊이가일정하도록물결통을

수평이되게한다.

2. 물결파 실험 장치를 작동시켜, 투

영판에 물결 무늬가 잘 보이도록

조정한다.

3. 물결파가만들어지는초기에관찰

한다.

4. 물결파 실험 장치의 전기 장치가

물에닿지않게주의한다.

유·의·점

1⃞물결파는장애물의표면에서어떻게나아가는가?

2⃞ `과정❸`에서아크릴판을물에잠기게하는이유는무엇인가?

과정❷`와❸`에서물결파가나아가는모습을각각그림으로그려보자.

탐│구│도│우│미

물결파의 진행 모습을 동영상

으로찍어서관찰한다.

과정❷ 과정❸

결과

과정

해석

1

2 3

⋯ 물결파의진행모습을동영상으로찍

어서관찰하면반사나굴절하는순간의모습을

명확하게관찰할수있다.

Tip수업

▶물결파는장애물의표면에서반사하여나아간다. 이때장애물의표면에법선을그으면물결파는빛의경우와

같이입사각과반사각이같다.

▶물결파는물의깊이가달라지는경계에서굴절한다. 따라서아크릴판을물에잠기게하는이유는물의깊이를

다르게하여물결파가굴절하게하기위한것이다.

•물결파 실험 장치: 물 위에 빛을

비추어 투영된 빛을 통해 파동의

진행을관찰하는장치이다.

•물결파의 파장: 파원을 진동시켜

물결파가 진행할 때 마루가 되는

부분은 위로 볼록한 모양으로 볼

록렌즈와같은역할을하여빛을

모으게 되므로 스크린에 밝게 나

타난다. 또한골이되는부분은오

목렌즈와같이빛을밖으로퍼지

게 하여 스크린에 어둡게 나타난

다. 따라서스크린에서이웃한밝

은 부분 사이의 거리가 물결파의

파장이된다.

원리탐구실험의

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지97 DK


물결파가진행하는모습을관찰하면마루와골이주기적으로나타난다. 또한

물결파는나아가다가장애물에부딪히면되돌아나아가고물의깊이가달라지면

그경계면에서진행방향이꺾여나아간다. 이처럼파동이장애물을만나되돌아

나아가는현상을파동의반사라하고, 성질이다른매질을만났을때진행방향이

꺾이는현상을파동의굴절이라고한다.

초음파를이용하는생물

파동의반사를이용하여먹이를사냥하거나서로의사소통을하는동물들이

있다. 대표적인예로는박쥐와돌고래가있다.

박쥐는빛을겨우느낄정도의시력을지니고있어서초음파를내보낸

뒤반사되어나온초음파로장애물이나먹이의위치, 이동방향및속

도를알아낸다. 이런방법을통해박쥐는어둠속에서도길을잃

지않고방향을잘잡으며먹이도쉽게잡는다.

돌고래도박쥐와마찬가지로초음파를내보낸뒤반

사되어나온초음파로먹이의위치를찾는다. 또한

돌고래는초음파를이용하여서로대화를하고

자신의위치나주변상황을정확히알수

있다.

이러한초음파는우리주변에서

도의료용, 산업용등여러가

지 분야에서 유용하게 쓰

이고있다.

파동의반사에의한현상

산에서소리를지르면메아리가들리는것

이나 박쥐가 초음파를 발생시켜 지형이나

먹이의위치를감지하는것은, 모두파동의

반사에의한현상이다.

음파를이용하는동물참고자료|

대부분의 포유류는 사람보다 높은 진동수의 소리를 들을 수

있다.

•개: 가청진동수가 40~60,000 Hz 정도로사람에게는들

리지않는높은진동수에도반응한다.

•박쥐: 20,000~100,000 Hz정도의높은진동수의음파를

지속적으로 들음으로써 어두운 공간에서 장애물의 위치를

파악하고모기와같은작은먹이를잡아먹는다.

•돌고래: 150,000 Hz정도의진동수를이마에있는기관에

서 발생시켜 두 귀로 반사되어 돌아오는 반사파의 시간과

위상차이를탐지하여먹이의위치와움직임을정확히알아

낸다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지98 DK

2. 파동 99

파동이진행하다가반사될때반사된파동의모양은입사파의모양과같다. 즉,

입사파가직선파이면반사파도직선모양이고입사파가원형파이면반사파도원

형모양이다. 또, 빛과마찬가지로파동이반사될때입사각과반사각의크기는

항상같다.

우리는파동의반사현상을적절히이용하기도한다. 예를들어방파제, 자동차

의후방감지기, 기상레이더, 초음파진단장치, 어군탐지기등은파동의반사

현상을이용한것들이다.

반사파 장애물

입사파

물 입사파

반사파

파원

장애물

그림Ⅱ-̀38 직선모양파의반사 그림Ⅱ-̀39 원형모양파의반사

그림Ⅱ-̀40 후방감지기_ 장애물로보낸초음파가반사되어되돌아나오

는것을감지하여자동차후방의장애물을감지한다.

그림Ⅱ-̀41 기상레이더_̀ 구름에전파를발사시키고다시구름에서반

사되는전파를감지하여비구름의위치와두께및이동속도를관측한다.

물고기에서 반사

그림Ⅱ-̀42 어군탐지기_ 배에서초음파를내보내고물고기떼에서반

사된초음파를감지한다.

그림Ⅱ-̀43 무향실_ 흡음재를이용하여소리의반사를차단한방이다.

하위헌스의원리심화자료

파동이진행할때진동하는매질의각

점은독립적으로구면파를만든다. 그

리고어느순간같은파면상에있는

모든점들이만드는수많은구면파에

공통으로접하는면이다음순간의새

로운파면이되는데이러한과정을반

복하여파동이전파된다는이론을하

위헌스의원리라고한다.

소리의반사현상을이용하는음악당보충자료

음악공연을하는콘서트홀은크고웅장한소리뿐

만아니라여리고섬세하게표현되는소리까지객

석으로잘전달하기위해내부를특별한모습으로

설계한다. 특히, 음악당 내부에서 소리가 적당히

반사되도록하기위해각이져있거나블록한모양

의시설을벽과천장에설치하여모든곳에서소리

가잘들리도록한다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지99 DK


파동은진행하다가성질이다른매질을만나면굴절한다. 파동이굴절하는이

유는파동이진행하다가속력이달라지기때문이다.

예를들어, 수면을따라진행하던파동이깊이가깊은곳에서얕은곳으로나아

가면파장은짧아지면서속력이느려진다. 이러한속력의차이로파동의진행방

향이꺾이게된다.

파동의굴절현상은포장도로위를지나가는자동차바퀴가모래밭으로비스듬

히들어간경우와원리가비슷하다. 자동차가포장도로에서모래밭으로진입할

때모래밭에먼저들어간바퀴는모래밭에서속력이느려지지만, 포장도로위에

있는바퀴는속력이변하지않아자동차의진행방향이꺾이게된다.

파동의 굴절에서 매질의 성질이

달라지는 경계면에 수직인 법선을

그렸을때입사파의진행방향이법

선과이루는각을입사각, 굴절파의

진행방향이법선과이루는각을굴

절각이라고한다.

이때빛의굴절에서와마찬가지로

입사각이커지면굴절각도커진다.그림Ⅱ-̀45 파동의굴절

파동이진행하다가성질이다른

매질을만나면어떻게될까?

개념확인하기

어군탐지기에서물고기까지의거리

를어떻게알수있는지알아보자.

응용문제해결하기

‘낮말은새가듣고, 밤말은쥐가듣는다.’라는

속담을파동의굴절과관련지어설명해보자.

과학과속담연관짓기자기

주도

학습

포장도로에서는 바퀴의 속력이 빠르다.

모래밭에서는 바퀴의 속력이 느리다.

진행 방향

포장도로 모래밭

`그림Ⅱ-̀44 파동이굴절하는원리

입사각 굴절각

파장 경계면

파장

포장도로 위를 달리던 자동차

의 한쪽 바퀴가 도로 바깥의

모래 부분으로 빠지면 자동차

는 모래 쪽으로 진행 방향이

휘어진다. 이것은 파동이

( )하는원리와같다.


굴절

굴절법칙심화자료

①물결파뿐만아니라모든파동의굴

절에서입사각과굴절각사이에는

sin값의비가일정하다.

②파동이매질 1에서매질 2로진행

할때매질 1에서의입사각, 속력,

파장을각각 i, v¡, k¡이라하고매

질 2에서의 굴절각, 속력, 파장을

각각 r, v™, k™라고하면다음의관

계가 성립하며, 이를 굴절 법칙이

라고한다.

= =k¡k™

v¡v™

sin isin r

▶파동이진행하다가성질이다른매

질을만나면경계면에서굴절한다.

▶‘거리=속력_시간’이므로 물속에서

음파의속력과어군탐지기에서보낸초음

파가 물고기에서 반사되어 돌아온 시간을

측정하면 어군 탐지기에서 물고기까지의

거리를알수있다.

▶윗공기와아랫공기의온도차이로인해서로다른매

질로작용하여, 낮에는위쪽으로소리가굴절되어아래

쪽에서는소리가잘들리지않게된다. 밤에는이와반

대현상이일어난다. 따라서 낮말은하늘을나는새가

듣고밤말은땅위를다니는쥐가듣는다는속담과일

맥상통한다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지100 DK

별은 왜 반짝이는 것일까?

보충·심화

맑은날밤하늘에는무수히많은별들이있다. 이러한별들의크기는실제로매우크다.

어떤별들은태양보다도수백배큰것도있지만, 지구로부터거리가너무멀어우리눈에는

모두점으로밖에보이지않는다.

그런데이러한점들이가끔반짝반짝깜빡이는것을볼수있다. 이런현상은왜일어나는

것일까?

별이반짝이는것은지구의대기가움직이기때문이다. 지구에는두꺼운대기가있고, 이

대기는부분적으로밀도가큰부분과밀도가작은부분으로이루어져있다. 또한대기는끊

임없이움직이고있으므로대기로들어온별빛은대기의밀도차에의해불규칙하게굴절하

게된다. 빛의굴절로우리눈에들어오는빛의양은계속변하고밝기가일정하지않아깜

박이는것처럼보인다.

별이 반짝이는 것과 비슷한 현상에는 무엇이 있는지 생각해 보자.

2. 파동 101

아지랑이 신기루

고온으로가열된지면에닿은

공기는뜨거워지면서주위공

기보다가벼워지고, 부력을받

아 위로 올라간다. 공기의 온

도에따라빛의굴절률이다르

기때문에지면에서급격히대

류하는공기덩어리사이를통과하는빛은이리저리굴절한다. 그

렇기때문에여름한낮에먼풍경이불꽃처럼위로아른거리는모

습을보게된다.

물체가 실제

의 위치가 아

닌 위치에서

보이는 현상.

불안정한 대

기층에서 빛

이굴절하면서생긴다. 사막이나극지방의바다처

럼바닥면과대기의온도차가큰곳에서쉽게관

찰할수있다.

매질상태 크기(태양=1) 소속별자리

시리우스A

베가

폴룩스

아크투루스

알데바란

리겔

데네브

피스톨스타

베텔게우스

안타레스

약1.7배

약3배

약9배

약26배

약45배

약74배

약220배

약320배

약650배

약960배

큰게자리

거문고자리

쌍둥이자리

목동자리

황소자리

오리온자리

백조자리

우리은하중심

오리온자리

전갈자리

별의크기비교참고자료|

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:13 AM 페이지101 DK


Ⅱ.

빛과

파동

우리는주변에서친구의노랫소리, 선생님의수업하시는소리, 아기의옹알이소리, 비

행기날아가는소리, 아름다운음악소리등여러가지소리를듣는다. 환경부에서는‘한

국의아름다운소리 100선’을선정하여전국에서소리와영상을녹취하였다. 또그소리

들을크게사계, 향토, 울림, 추억, 생명이라는영역으로분류하여홈페이지에공개하고

이를책으로도발간하였다. 대표적인소리로는고드름에서떨어지는물소리, 할아버지의

잔기침소리, 에밀레종소리, 학교종소리, 매미소리등이있다. 이러한소리들은어떻게

만들어지고나아갈까? 또한소리들에저마다독특한느낌이있는이유는무엇일까?

소리2-3•소리가 들리는 과정을 설명할

수있다.

•파동의 진폭, 진동수, 파형으로

부터소리의세기, 높낮이, 맵시

를설명할수있다.

학습 목표

한국의아름다운소리

폭포소리

밭가는소리

소쩍새우는소리

억새부딪히는소리 참매미우는소리

고드름에서떨어지는물소리

풍경소리

에밀레종소리

⋯ •주변에서 발생하는 여러

가지 소리를 듣고 소리가 발생하고

전달되는과정에대해알게한다.

•소리를 듣는 과정에 대해서 이해하

게하고, 소리의 3요소인소리의세

기, 높낮이, 맵시를 탐구활동을통

해이해하게한다.

•생활속에서사용되고있는빛과파

동의예를찾아보고, 빛과파동이어

떻게활용되는지구체적으로설명할

수있게한다.

Tip수업

종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.종을칠때소리가난다.

참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다. 참매미는울때꼬리를떤다.

고드름에서 물이 떨어질 때 물방울

이흔들리면서소리가난다.고드름에서 물이 떨어질 때 물방울

이흔들리면서소리가난다.









































물이 내려올 때 만들어진 기포가

터지면서소리가만들어진다.물이 내려올 때 만들어진 기포가

터지면서소리가만들어진다.









































밭을 갈 때 쟁기와 흙,돌 등이

부딪치면서소리가난다.밭을 갈 때 쟁기와 흙,돌 등이

부딪치면서소리가난다.









































몸의 일부 기관이 진동하면서

새소리가난다.몸의 일부 기관이 진동하면서

새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.


새소리가난다.

바람에억새가부딪쳐진동하면

서소리를발생한다.바람에억새가부딪쳐진동하면

서소리를발생한다.









































풍경이 진동하면서 소리를

발생시킨다.풍경이 진동하면서 소리를

발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.


발생시킨다.

➜소리가만들어질때공통적으로물체또는공기가진동한다.

에밀레종

성덕대왕신종은높이가 3.66m 정도이고무게

18.9톤으로, 종의크기로볼때우리나라에서현

존하는가장큰종으로서, 국보제2̀9호로지정되

어있다.

신종소리는타종후한참뒤까지독특한소리의

여운이이어지는데, 이는신종소리가수많은낱

소리성분들로이루어져있고, 각각의낱소리들의

어우러짐과소멸시간이다르기때문이다.

이로 인해 타종 직후에는 당차고 장중한 느낌의

소리가 발생하고, 시간이 약간 지나면서 숨소리

같은 64Hz의음파와어린아이가우는소리같은

168Hz의음파가남는다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지102 DK

2. 파동 103

소리의발생과전달

우리주변에는여러가지소리가있다. 소리는걸음을걷거나자동차가지나갈

때, 수돗물을틀거나종을칠때에도생긴다. 또피리나바이올린과같은악기를

연주할때에도생긴다.

이렇게소리가발생하는이유는무엇일가? 또소리는어떻게전달될까?

얇은종이위에설탕을뿌려놓고막대로친소리굽쇠를종이가까이가져가면,

종이위의설탕알갱이들이튀어오르는모습을관찰할수있다. 또한양초에불을

붙여놓고옆에서북을치면불꽃이흔들리는것을관찰할수있다. 이를통해소

리굽쇠나북의진동으로음파가발생하고이진동이공기중으로전달되어얇은

종이나불꽃을진동시킨다는것을알수있다.

음원

파동이처음시작된곳을파원이라

고 하듯이 소리가 처음 발생하는

곳을음원이라고한다.

소리굽쇠

얇은 종이

설탕

그림Ⅱ-̀46 소리굽쇠의진동_̀ 소리굽쇠에서발

생한음파가공기를통해전달되어종이가떨린다.

북 촛불

그림Ⅱ-̀47 북의 진동_̀ 북에서발생한음파가

공기를통해전달되어촛불이흔들린다.

음원

1⃞종이위의설탕알갱이들과양초의불꽃은어

떤변화를보이는가?

2⃞설탕알갱이들과양초의불꽃을관찰한결과

어떤사실을알수있는가?

해석

1얇은 종이 위에 설탕을 뿌려 놓고 소리굽쇠를

막대로친다음종이가까이가져가보자.

2북을세워놓고, 양초에불을붙여옆에세워

둔다음북을세게쳐보자.

과정

해 보기 실험소리는어떻게전달되는것일까? 소리굽쇠

두갈래로된좁은쇠막대를이용해특

정 주파수(진동수)의 음만을 내도록

만든기구

진동

물체가시간의흐름에따라하나의점

을중심으로반복적으로왔다갔다하

면서움직이는상태

▶종이위의설탕알갱이들은튀어오르고, 양초의불꽃은흔

들린다.

▶소리굽쇠와북의진동으로소리가발생하고, 이진동이공기

중으로전달됨을알수있다.

소리(음파)의발생:̀ 소리는물체나공기가진동하면서발생한다.

➜성대, 줄, 탄성면, 관속의공기기둥의떨림이공기를진동시켜소리를발생시킨다.

사람의목소리 현악기 관악기 드럼

성대가 울리면서 소리

를낸다.

성대의진동

기타줄을 튕겨 소리를

낸다.

줄의진동

플루트나클라리넷은불어

서소리를낸다.

관속공기기둥의진동

두드려서소리를

낸다.

탄성면의진동

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지103 DK

소리는우리주위에서쉽게찾을수있는파동중의하나로서, 일반적으로공기

를통해주변으로전달되고, 물이나땅을통해서전달되기도한다. 즉, 소리는기

체, 액체, 고체에서매질을진동시키면서전달된다. 하지만공기가없는진공에서

는매질이없기때문에소리가전달되지않는다. 한편, 소리는전달되는매질에

따라속력이다른데일반적으로고체를통과할때가장빠르고, 액체, 기체순서

로전달속력은느려진다.

실제로소리가주위로전달될때에는음원에서발생한진동이주위의공기분자

들을밀고당기듯이진동시키면서나아간다. 그결과공기분자들에는빽빽한곳

과듬성듬성한곳이주기적으로생기면서나아가게된다.

그림 Ⅱ-̀48 공기 분자의 진동

으로전달되는소리_̀ 소리는마치용

수철로 만든 종파에서와 같이 주위

의공기를진동시키면서전달된다.

소리는무엇에의해발생하는가?

그림Ⅱ-̀49 액체매질에서소리의전달_̀ 수중발레

선수는물속에서들리는소리에맞춰춤을춘다.

그림 Ⅱ-̀51 소리가 전

달되지 않는 우주 공간_̀ 우

주 공간에서는 매질이 없어

소리를전달하지못한다.

그림Ⅱ-̀50 고체매질에서

소리의 전달_̀ 철봉을 두드리면

철봉을따라소리가전달된다.


매질에따른속력

매질을구성하는분자들사이의간격은

기체→액체→고체순으로가깝다.

소리는매질을구성하는분자들의흔들

림을 통해 전달되고, 매질을 구성하는

분자들사이의간격이가까울수록흔들

림이잘전달되므로매질의상태에따

른 소리의 전달 속력은 고체>액체>

기체순으로빠르다.

▶소리는물체의진동에의해발생한다. 즉, 물체가진동할때물체의진동이공기로전달되면서공기의진동

인소리가발생하는것이다.

우주에서주고받는신호

우주공간은진공상태이므로매질

이존재하지않아음파가전달되지

않는다. 그러나 전파는 매질 없이

도먼곳으로전달될수있어서우

주에서는전파를이용하여신호를

주고받는다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지104 DK

2. 파동 105

소리를듣는과정

친구들과대화를할때에도친구의말소리는공기의진동을통해우리귀까지

전달된다.

사람의목소리는성대가진동하여만들어지며, 이진동이기도안의공기를통

해입밖으로나아간다. 입에서나온소리는주위의공기를진동시키면서나아가

다가사람의귀에들어가고막을진동시킨다. 고막의진동은귀의여러부분을통

해전달되고뇌가인식할수있는신호로바뀌며, 뇌는이신호를소리라고인식

하게된다.

그렇다면사람은모든음파를귀로들을수있을까? 사람은특정한진동수를가

진음파만들을수있다. 사람이들을수있는음파의진동수는 20~20,000 Hz

인데, 이를가청진동수(또는가청주파수)라고한다.

사람이들을수있는진동수보다큰진동수를가진음파를초음파라고하는데,

초음파는우리주변에서의료용이나어군탐지기등에이용되고있다. 또한동물

들은사람과가청진동수의범위가다르기때문에사람이듣지못하는음파를들

을수있다. 예를들어, 돌고래는 100~150,000 Hz 범위의음파를들을수있기

때문에들을수있는소리의범위가사람보다훨씬더넓다.

틴벨

사람은 나이가 들수록 가청 진동

수의범위가좁아진다. 예를들어,

청소년들은 17,500 Hz의 진동수

를 가진 휴대전화 벨소리를 들을

수 있지만 어른들은 잘 듣지 못한

다. 그래서 이 벨소리를 틴벨이라

고부르기도한다.

초저주파

진동수가 20 Hz보다 작아서 사람이

들을수없는소리이다. 초저주파는다

른음파에비해멀리까지전달되는특

성이있어서코뿔소, 고래와같은동물

들은이를이용하여멀리떨어진동료

들과의사소통을하기도한다

달팽이관 귓속뼈

고막

성대를 진동시켜 소리를 발생시킨다.

공기를 통해 소리가 전달된다.

고막이 진동하여 소리를 전달한다.

그림Ⅱ-̀52 소리를듣는과정

사람이들을수있는음파의진동수범위는몇 Hz인가?

소리를듣는과정

성대(물체)의진동→주위공기의

진동→고막의진동→고막의진

동이청각신경을통해대뇌로전

달되면서소리를감지한다.

▶20~20,000 Hz

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지105 DK

소리의특성

음악시간에악기를연주할때같은음의소리를내더라도악기마다다른느낌

을받는다. 악기마다소리가다르게들리는이유는무엇일까? 여러가지악기소

리의파형을관찰하여소리의특성에대하여알아보자.

음파의 진폭, 진동수, 파형으로부터

여러가지악기소리의세기, 높낮이,

맵시를설명할수있다.

목·표

탐구 활동 여러가지악기소리의특성 실험(동영상)

❶리코더를이용하여같은높이의소리를약하게한번, 세게한번분다. 두소리를컴퓨터와

마이크를이용하여녹음한다.

❷리코더를이용하여같은세기로낮은음을한번분다음잠시후높은음으로한번더분다.

두소리를컴퓨터와마이크를이용하여녹음한다.

❸하모니카, 바이올린, 실로폰등여러악기로같은세기, 같은높이의소리를내고이를컴퓨

터와마이크를이용하여녹음한다.

❹과정❶, ❷, ❸에서녹음한소리를소리분석프로그램을이용하여분석하고비교해본다.

1과정❶에서얻은두가지소리를분석하여얻은음파를비교해본다.

2과정❷에서얻은두가지소리를분석하여얻은음파를비교해본다.

3과정❸에서얻은각각의소리를분석하여얻은음파를비교해본다.

실로폰, 하모니카, 리코더, 바이올린,

컴퓨터, 마이크, 소리분석프로그램

준·비·물

유·의·점

소리의 특성이 잘 드러나는 부분의

음파를비교한다.

•녹음중에악기소리이외의잡음이녹

음되지않도록주의한다.

과정

결과

1⃞리코더를세게불었을때와약하게불었을때음파의차이점을말해보자.

2⃞리코더의높은음과낮은음을불었을때음파의차이점을말해보자.

3⃞악기마다소리의느낌이다른이유를음파와관련지어설명해보자.

해석 창의·인성


▶하모니카, 바이올린, 실로폰으로같은세기, 같은높이의소리를내도각소리의파형이다르다.

▶리코더를세게불면큰소리가나서음파의진폭이크고, 리코더를약하게불면작은소리가나서음파의진폭

이작다.

▶리코더의높은음을불면높은소리가나서음파의진동수가크고, 리코더의낮은음을불면낮은소리가나서

음파의진동수가작다.

▶악기마다소리의느낌이다른이유는소리의파형이다르기때문이다.

소리분석프로그램

많이 사용되는 소리 분석 프로그램

으로쿨에디트가있다. 이프로그램

을이용하면다양한소리를합칠수

도있고, 여러 가지 악기소리나주

변에서 들리는 다양한 소리의 파형

을관찰하고비교할수있다.

원리탐구실험의

소리분석프로그램

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지106 DK

2. 파동 107

음원에서발생한소리정보는마이크와컴퓨터를이용하여기록할수있다. 이소

리를소리분석프로그램에서분석해보면공기가시간에따라어떻게진동하는지

알수있다. 이를통해서로다른두소리의세기, 높낮이, 맵시를비교할수있다.

센소리는음파의진폭이크게나타나고작은소리는음파의진폭이작게나타

나며, 높은소리는음파의진동수가크게나타나고낮은소리는음파의진동수가

작게나타난다.

한편, 같은세기와같은높이의소리라도음파의파형이다를수있는데, 그이

유는소리의맵시가다르기때문이다.

그림 Ⅱ-̀53 소리의 세기와

진폭_̀ 센 소리는 음파의 진폭이

크고, 약한 소리는음파의진폭이

작다.

센 소리

시간(s)

약한 소리

시간(s)

위치(

)cm

위치(

)cm

그림Ⅱ-̀54 소리의높낮이와

진동수_̀ 낮은소리는음파의진동

수가작고, 높은소리는음파의진

동수가크다.

낮은 소리

시간(s)

높은 소리

시간(s)

위치(

)cm

위치(

)cm

그림 Ⅱ-̀55 소리의 맵시와

파형_̀ 여자목소리와남자목소리

의음파는파형이다르다.

여자 목소리

시간(s)

남자 목소리

시간(s)

위치(

)cm

위치(

)cm

소리의녹음

녹음은마이크가있는지점의공기

가시간에따라어떻게진동하는가

에대한정보를기록하는것이다.

높은소리와낮은소리의음파는무엇이다른가? ▶음파의진동수가서로다르다.

남자목소리와여자목소리참고자료|

남자와여자목소리의가장큰차이는진

동수이다. 목소리의진동수는남자의경우

100~150`Hz, 여자의 경우 200~250

`Hz정도의범위이다.

남녀의목소리진동수가이렇게다른이유

는발성기관인성대의길이와크기가다

르기때문이다.

남자의 성대길이는평균 2.0~2.3c̀m이

고여자는 1.5~1.8c̀m로, 일반적으로남

자성대가여자보다길고커서남자의목

소리가여자보다낮다.

현악기의진동수의변화참고자료|

•줄이두꺼운경우: 줄이무거워천천히진동➜낮은소

리발생

•줄이가는경우: 줄이빠르게진동➜높은소리발생

•같은물질로된물체일경우: 물체가작을수록진동수가

커높은소리가난다.

➜진폭이일정하므로소리의세기는같다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지107 DK


악기에서나는소리역시음파의진폭이클수록센소리이며, 진동수가클수록

높은소리이다. 또한여러가지악기소리의음파를살펴보면악기마다파형이서

로다르다는것을알수있다. 이를통해여러가지악기가각각독특한맵시의소

리를내는것을설명할수있다.

지문이사람마다다른것과같이소리도사람마다독특한특징을가지고있기

때문에우리는서로다른목소리를구별할수있다. 소리의이런특성을이용한

기술에는음성인식기술이있다.

시간(s)

위치(

)cm

시간(s)

위치(

)cm

시간(s)

위치(

)cm

시간(s)

위치(

)cm

하모니카의‘라’음

바이올린의‘라’음

실로폰의‘라’음

그림Ⅱ-̀56 여러가지악기의파형

리코더의‘라’음

아래 문장 중 틀린 곳에 밑줄

을긋고, 알맞게고쳐보자.


모습이 보이지 않아도 목

소리만으로친구를구별할

수 있는 이유는 소리의 높

낮이가다르기때문이다.

맵시

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지108 DK

2. 파동 109

우리생활속의빛과파동

우리생활주변에는많은종류의빛과파동이있으며, 우리는이것을적절히이

용하여더욱편리한생활을누릴수있다. 여러분야에서빛과파동이어떻게활

용되고있는지자세히알아보자.

빛이나 파동 현상이 기술과 예술 등

다른분야에서활용되는예를찾아볼

수있다.

목·표

탐구 활동 빛과파동의활용 조사

❶인터넷이나신문등의자료를통해빛과파동이활용된예를찾아스크랩한다.

❷조사한내용을장소에따라분류한다.

* 장소의예: 가정, 도로, 과학관, 놀이공원, 병원, 고궁, 미술관, 공연장등

❸모둠을나누어선정된장소중하나를선택하여빛과파동이활용된예를사진으로찍는다.

2각각의예에서빛또는파동이기술, 예술등여러분야와관련하여어떻게활용

되고있는지발표해보자.

사진을 촬영할 수 있는 장치(디지털

카메라, 휴대전화등), 필기도구

준·비·물

유·의·점

파동 현상이 명확하게 강조될 수 있

는영상을담는다.

과정

촬영 일지

•장소: 천마터널

•날짜: 20○`○년○월○일

•활용된 분야: 건축예술

•설명:

1모둠별로찍은빛또는파동이이용된사진을촬영일지에기록한다.

결과와 해석 창의·인성

▶익산과순천사이의고속도로

에 있는 천마 터널을 달리다 보면 1km

간격으로무지개를볼수있다. 터널바닥

에설치된LED 조명이만드는무지개가

졸음운전을방지하는데에도움을준다.

▶빛과파동은도로조명에이용될뿐아니라건축물이나공간의아름다움을살리기위한목적으로도이용된다.

천마터널내부

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지109 DK


소리가처음발생하는곳을무엇

이라고하는가?

개념확인하기

소리의세기, 높낮이, 맵시는음

파와어떤관련이있을까?

개념응용하기

귀에장애가있는사람이통화할수있게해주

는골전도전화기의원리를알아보자.

과학과기술연관짓기자기

주도

학습

빛과파동의활용

건축물의야경

빛은 건축물의 기능뿐만

아니라 예술적인 감각도

살려준다.

내시경

빛의 반사를 이용하여 몸

속에 병이 있는지 진단할

수있다.

비디오아트

비디오를 이용하여 빛의

예술을구현한다.

안테나

안테나는 멀리서 발송되는

정보를모아우리에게전달

한다.

음악당

음악당 내부는 소리가 구석까지

잘들리도록설계되어있다.

초음파

초음파를 이용하여 태아의 상태를

알수있다.

우리생활에서빛이나파동이활용되는예는매우많다. 빛을이용한예로는각

종조명기구, 영상표현장치, 내시경과같은의료기구, 예술작품등이있다.

파동을이용한예로는전파를이용한정보통신, 초음파를이용한질병의진단,

공연예술에서의음향효과, 지진파를이용한지질분석등이있다. 이러한빛과

파동을이용한기술은여러분야와융합하여꾸준히발전하고있다.

그림Ⅱ-̀57 빛과파동을이용한예

우리생활속의빛과파동

①빛과 파동의 이용: 전파를 이용한 정보

통신, 초음파를이용한질병의진단, 공연

예술에서의 음향 효과, 지진파를 이용한

지질분석등이있음

②빛이용: 내시경, 비디오아트, 건축물의

야경등

▶ 음원이라고 한다. 북소리의 음원은

북가죽이고사람목소리의음원은성대

이다.

▶소리의세기가셀수록음파의진폭이

커지고, 높은소리일수록음파의진동수

가크다. 또맵시가달라지면음파의파

형이달라져소리의음색이달라진다.

▶골전도전화기는소리를듣는경로에문제가있어소

리를잘듣지못하는사람을위한전화기로, 소리를기

계적인진동으로바꾸어머리뼈를통해청각신경을자

극하면고막을통하지않고소리가직접전달된다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지110 DK

음성 인식 기술음성인식기술은전화나휴대전화, 마이크등을통해입력된사람의음성을컴퓨터가분석하여기계가인식할

수있도록만든첨단소프트웨어기술이다.

우리주변에서음성인식기술을이용한것에는텔레비전을포함한가정용전기기구, 게임기등이있다. 음성

인식텔레비전은‘지난주방영한과학다큐’라고말하면텔레비전화면에선택가능한프로그램목록이표시된다.

음성인식기술은전등을끄고켜는단순한명령에서부터냉장고식품관리까지음성으로조작하는

장치가개발되었다. 또한휴대전화를이용하여문자를보낼때에도손으로쓰거나버튼

을누르는방식이외에음성인식기술을이용하여말하는대로문자로표시되어

문자전송이가능하다.

최근에들어서스마트폰기술이발달하면서음성을통한검색이나음성을문자

로바꿔주는등의매우다양한프로그램들이개발되고있다.

이밖에음성으로오디오등을제어하는자동차가등장하였고, 음성으로작업을

명령하면그결과가헬멧에표시되는전투기등이이미선보였다. 또한상품분류와

포장작업에도이기술을이용한다. 이기술을이용하면작업

자는헤드셋과이동식컴퓨터를착용해다른일을하면서

도상품분류와포장작업을수행할수있어작업능률

을높일수있다.

➜

2. 파동 111

음성인식기술의원리보충자료

악기소리와같이사람이말하는단어또한각각의고유한파형을보여주며, 같은단어를정

확히발음했다면사람마다연령이나성별의차이에도불구하고동일한단어로인식할수있

는고유한파형패턴을형성하게된다. 음성인식기술은바로음성데이터마다고유한파형

을인식하고, 동일한패턴(단어나음절)을DB에서추출하는기술이다.

실시간

음성

녹음

끝점

추출

음성과

잡음

분리

일치

항목

검색

패턴

추출

표준 패턴

DB와의

비교

즉, 음성인식의기본기술은표준화된음성패턴DB를생성하는기술과마이크를통해입력

된음성데이터를동적으로변형시켜가며표준패턴DB와비교하여최적화된패턴결과를

보여주는두가지방식이있다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지111 DK

물체

눈

광원

거울

렌즈

발생

종류

반사

굴절

㉤

파동은 진동에 의해 발생한다.

작고 바로 선 상

작고 바로 선 상

㉣

㉧

: 빨간색, 초록색, 파란색 ㉡

멀 때: 거꾸로 선 상 가까울 때: 크고 바로 선 상

가까울 때: 크고 바로 선 상

멀 때: 거꾸로 선 상

영상 장치

㉠

볼록 거울

오목 렌즈

물체와 같은 크기의 바로 선 상

㉢

반사파 장애물

입사파

입사각 굴절각

파장 경계면

파장

진폭: 큰 소리, 작은 소리

종파: 파동의 진행 방향이 진동 방향과 나란하다.

: 파동의 진행 방향이 진동 방향과 수직이다.

진동수: 낮은 소리, 높은 소리

: 서로 다른 소리 ㉦

: 사람이 들을 수 있는 음파의 진동수로서 20~20,000 Hz이다.

㉥

광원에서 나온 빛이 물체에서

되어 눈에 들어온다.

소리

특성

물체를 보는 원리

파동 빛


대단원 마무리Ⅱ. 빛과 파동

개념 정리하기

반사

빛의3원색

평면거울

오목거울

볼록렌즈

맵시

가청진동수

횡파

사람의눈은물체에서반사된빛을

인식하여물체를본다.

평면거울은반사면이편평하고물체

와같은크기의바로선상이생긴다.

반사면이 오목한 거울로

빛을퍼지게한다.

용수철을좌우로흔들어만들수있는파동으로, 매질의진동

방향과파동의진행방향이서로수직이다.

소리의맵시로사람의목소리를구

별할수있다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지112 DK

대단원마무리 113

물체를보는것에대한설명으로옳은것을<보기>

에서있는대로고르시오.

1

돋보기에대한설명이다. 옳은것에○표하시오.

⑴노인들이쓰는돋보기는(볼록, 오목) 렌즈이다.

⑵돋보기로보이는확대된상은(실제로광선이

모여서 만드는, 마치 상에서 광선이 나오는

것처럼보이는) 상이다.

6

그림은먼곳에서본전광판과가까이에서본전

광판의모습을나타낸것이다.

4

개념 적용하기

이에대한설명으로옳은것을 <보기>에서있는

대로고르시오.

ㄱ. 대형전광판은낮에도잘보이게하기위해발광

체로LED를사용한다.

ㄴ. 빨간색, 초록색, 파란색세가지색의 LED로다

양한색을내는전광판을만들수있다.

ㄷ. 전광판이다양한색을구현할수있는것은사람의

원뿔세포가색을인식하는원리를이용한것이다.

보기

ㄱ. 물체를볼때에는눈에서빛이나온다.

ㄴ. 모닥불을보는것은광원을보는것이다.

ㄷ. 빛이 물체를비추어서반사된빛이우리눈에들

어오면물체를보게된다.

보기

그림은어떤색을띠는빛을간이분광기로관찰

한모습이다.

이에대한설명으로옳은것을 <보기>에서있는

대로고르시오.

2

ㄱ. 이빛은자홍색으로보인다.

ㄴ. 이빛은눈으로볼수있는색을띤다.

ㄷ. 이빛은빨간색과파란색성분을포함하고있다.

보기

분광기로보는빛빨간색

파란색

다음의상은평면거울, 볼록거울, 오목거울중

어떤거울에의한상인지쓰시오.

⑴친구의눈동자에비친내모습⋯ 답_ 볼록거울

⑵잔잔한호수에비친나무의모습⋯ 답_ 평면거울

⑶숟가락안쪽면에거꾸로보이는내모습

5

다음의빛을합성했을때나타나는색을옳게연

결하시오.

⑴빨간색`+`초록색`• •(가)청록색

⑵초록색`+`파란색• •(나)노란색

⑶파란색`+`빨간색• •(다)자홍색

3

해설_̀ 물체를보는과정은광원에서나온빛이물체를비추고, 이빛이물

체에서반사되어눈으로들어오는것이다.

해설_̀ 분광기로관찰했을때빨간색과파란색의두가지빛으로나뉘어져

보이므로관찰한빛은자홍색이다.

자홍색은가시광선영역의빨간색과파란색빛이합성된빛이다.

해설_̀ 빛의 3원색은빨간색, 초록색, 파란색으로, 빨간색과초록색빛을

합성하면노란색빛이, 초록색과파란색빛을합성하면청록색빛이, 파란

색과빨간색빛을합성하면자홍색빛이나타난다.

해설_̀ 전광판은낮에도멀리서잘보여야하기때문에직접빛을내는발

광다이오드(LED)로화소를대신한다.

원뿔세포에는빨간색, 초록색, 파란색의빛을구별하는세종류의세포가

있다.

해설_̀ ⑴돋보기는작은글씨를크게확대해서볼수있다. 따라서돋보기

안경의렌즈는볼록렌즈이다.

⑵볼록렌즈로확대해서보는상은실제로빛이모여서만드는상이아니

라상에서빛이나오는것처럼보이는것이다.

답_ 오목거울

답_ ㄴ, ㄷ

답_ ㄱ, ㄴ, ㄷ

답_ ㄱ, ㄴ, ㄷ

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.23 1:42 PM 페이지113 DK


개념 적용하기

다음그림은용수철을앞뒤로흔들때만들어지

는파동이다.

7

그림과 같이 파동 A가 오른쪽으로 진행하여 1

초후에B와같은모양이되었다.

이파동의진폭, 파장, 주기는?

그림은 물결파가 진행하다가 장애물에 부딪혀

되돌아나가는모습을나타낸것이다.

8

9

그림은 물결파가 수심이 다른 곳으로 진행하는

모습을나타낸것이다.

10

그림은소리굽쇠를쳐서

나는소리를녹음한음파

이다.

이음파보다진폭이2배

이고, 진동수가 ;2!;배인음파를그리시오.

11

A

0 2

A높이( )m

B

4 6 8 10 12거리(m)

2

-2

50∞�

장애물

입사각

경계면 A

B

D E

C

시간(s)

위치(

)cm

⑴위그림과같이진행하는파동의예를두가

지쓰시오.

⑵위의파동에서 A가나타내는것은무엇인지

쓰시오.

(가), (나)는각각어느경우의소리인지쓰시오.

이에대한설명으로옳은것은?

①A와B의간격은같다.

②각C는입사각보다크다.

③D보다E의수심이더깊다.

④물결파는경계면에서반사한다.

⑤물결파가굴절할때진동수는변하지않는다.

이에대한설명으로옳은것은?

①물결파의반사각은 40˘이다.

②파동의굴절현상을나타낸다.

③입사각과반사각의크기는같다.

④입사각이커지면반사각은작아진다.

⑤장애물에부딪힌후물결파의속력은빨라진다.

그림과 같이 물의 양이

많은 컵 A를 쳤을 때보

다 물의 양이 적은 컵 B

를쳤을때더높은소리

가 발생하였다. 다음 그

래프는두경우에서발생한소리의파형을나타

낸것이다.

12

㈎㈏

시간(s)시간(s)

위치(

)cm

위치(

)cm

A B

답_ 소리, 지진파의P파

답_ 파장

답_ 진폭: 2m, 파장: 8m, 주기: 4초

해설_̀ 1초동안 파장만큼진행하므로이파동의주기는4초이다.14

해설_̀ 그림은종파의모습으로, 종파의빽빽한구간사이의거리를나타

내는A는파장을의미한다.

해설_̀ 물결파가깊은곳에서얕은곳으로나아가다가굴절하면파장이짧

아진다. 파장은B가A보다짧으므로수심은D가E보다깊다.

해설_̀ 물결파의반사각은반사법칙에의해입사각과크기가같은 50˘이

다. 동일한매질에서반사되므로파동의속력은변하지

않는다.

수심이 얕은 곳에서 파장이

짧아진다.

답_ 해설참조

답_ (가) B, (나) A

해설_̀ 유리컵은물의양이적을수록빠르게진동한다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지114 DK

대단원마무리 115

사람은세종류의원뿔세포가있지만닭을포함

한조류는네종류의원뿔세포가있다.

닭을 위한 텔레비전을 만든다면 우리가 사용하

고있는텔레비전과어떤점이달라져야하는지

서술하시오.

1

개념 응용하기

사람의 심장 박동은 주기적으로 진동한다. 심장

박동을이용하여움직이는물체의속력을비교하

는방법을서술하시오.

4탐구력기르기

다음그림과같이오목거울을이용하면태양열

로물을끓일수있다. 어떤원리로물을끓이는

지서술하시오.

3탐구력기르기

다음글을읽고돌고래를보호하기위한방안을

글로쓰시오.

5과학글쓰기

창의·인성키우기

창의·인성키우기

그림은움직이는빛을찍은사진이다. 이사진은어

떻게찍었을지생각해보고, 그이유를서술하시오.

2분석력키우기

수중 음파 탐지기의 초음파는 해양 생물의생태계

에영향을미친다. 예를들어, 돌고래는수중음파탐

지기의초음파를자신의동료가내는소리로착각하

여음파탐지기에부딪히기도한다.

노인성난청또는소음성난청환자들을위한골

전도전화기에대한광고문구를만들어쓰시오.

다음은골전도전화기에대한설명이다.6

골전도 전화기는 소리를 듣는 경로에 문제가 있어

소리를잘듣지못하는사람을위해소리를기계적인

진동으로바꾸어머리뼈를통해청각신경을자극하여

소리를전달하는전화기이다.

|모범답안|닭은사람과달리네종류의원뿔세포가있다. 따라서닭을

위한텔레비전의화소는네종류의색을표현할수있어야한다.

|모범답안|사람의심장박동수가거의일정하다는사실을이용하면속

력비교가가능하다. 예를들어A가100m만큼달리는동안관찰자의심

장이 12회뛰었고, B가 100m만큼달리는동안관찰자의심장이 10회

뛰었다면B가더빨리달렸음을알수있다.

|모범답안|수중 음파 탐지기에서 나오는 초음파를 돌고래가 내보내는

초음파와다른진동수로사용하거나돌고래의활동시간을피해수중음

파탐지기를사용해야한다.

|모범답안|예시_소리, 당신도들을수있습니다.

골전도전화기로잃어버린소리를찾아드립니다.

|모범답안|카메라렌즈를통해들어오는빛은그밝기의정도에따라필

름에상을새긴다. 이때빛을받는시간을길게조절하면빛이움직이는

경로가나타나는사진을찍을수있다.

|모범답안|오목거울에서반사된빛은모두초점에모인다. 이때초점

위치에냄비를두면빛을받은냄비의온도가높아져물이끓는다.

#086~115(물리)Ⅱ-ok 2013.12.20 11:14 AM 페이지115 DK

중단원미리보기 파동 -...

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