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파동 중첩 실험실

사인파를 쌓아 간섭하고 맥놀이치며 멈춰 서는 모습을 관찰하세요 — 모두 파동 방정식 v = f·λ에 기반합니다.

이것은 정확한 파동 중첩입니다 — 모든 점은 성분파의 합이며, 포락선을 꾸며내지 않았습니다. 프리셋을 선택하거나 직접 파동을 추가한 뒤 진폭, 파장, 주파수, 위상을 조정하세요. 같은 위상의 동일한 파동은 두 배로 강해지고(보강), 반대 위상은 상쇄되며(상쇄), 가까운 두 주파수는 맥놀이를 만들고, 반대 방향의 두 파동은 정상파로 멈춥니다.

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프리셋

보강 간섭

완전히 같은 위상인 동일한 파동 두 개가 같은 방향으로 진행합니다. 모든 점에서 마루와 마루가 만나 합성 진폭이 2A로 두 배가 됩니다 — 최대 보강.

선택한 파동

그림 아래의 파동 칩을 탭하면 진폭, 파장, 주파수, 주기, k, ω, v = f·λ를 확인하고 실시간으로 조정할 수 있습니다.

시스템

성분파0

공식 및 출처

y(x,t) = Σ Aᵢsin(kᵢx − ωᵢt + φᵢ)

v = fλ · k = 2π/λ · ω = 2πf

beat = |f₁ − f₂|

node spacing = λ/2

이 파동 뒤에 있는 단위와 상수

v = f·λ라는 식 하나가 미터로 재는 파장과 헤르츠로 세는 진동수를 묶습니다. 두 단위 모두 고정된 상수로 정의되므로, 여기 나오는 모든 수치는 사실 세슘과 빛의 속력에 견준 값입니다.

지금 바꾸고 있는 것

  • λ — 파장 (m) 변환
  • f — 진동수 (Hz) 변환
  • v — 파동의 속력 (m/s) 변환

v = f·λ 아래에 있는 두 상수

  • ΔνCs = 9 192 631 770 Hz
    세슘 초미세 전이 진동수 · 「초」를 정의합니다 — 1헤르츠가 초당 한 번이므로, 모든 진동수는 이 수를 기준으로 세는 셈입니다
  • c = 299 792 458 m/s
    진공 중 빛의 속력 · 「미터」를 정의합니다 — 전파와 빛에게는 이것이 곧 파동의 속력입니다

같은 식으로, 피아노의 라음에서 붉은빛까지

파동진동수파동의 속력파장
피아노의 표준음 라 (A4)440 Hz343 m/s0.780 m
사람이 들을 수 있는 가장 높은 음20 kHz343 m/s17.1 mm
FM 라디오 (한국은 88~108 MHz)100 MHz299,792,458 m/s3.00 m
Wi-Fi2.4 GHz299,792,458 m/s0.125 m
붉은빛430 THz299,792,458 m/s697 nm

파장은 λ = v/f로 그 자리에서 계산합니다. 소리는 343 m/s(20 °C 건조 공기), 전파와 빛은 상수 페이지의 정확한 빛의 속력을 씁니다. 주변의 것과 견줘 보세요: FM은 약 3 m로 승용차 한 대 길이이고, 2.4 GHz Wi-Fi는 12.5 cm로 공유기 안테나와 같은 크기입니다. 덧붙이면 국악의 십이율은 서양 평균율과 음높이를 잡는 방식이 달라, 이런 표에 그대로 올라오지 않는 음들이 있습니다.

진동수를 읽는 것은 세슘을 세는 일

1967년부터 「초」는 세슘-133의 초미세 전이를 정확히 9 192 631 770 Hz로 고정해 정의합니다. 1헤르츠는 초당 한 주기이므로, 이 실험실이 2 Hz를 표시한다는 것은 세슘이 9 192 631 770번 진동하는 동안 두 주기가 지난다는 뜻입니다. 한국의 시간 표준도 같은 원리로 한국표준과학연구원(KRISS)의 세슘 원자시계가 지키고 있습니다.

SI를 정의하는 일곱 상수 보기 →

탐험