124 각론

•주변에서 파동이라고 말할 수 있는 예

를찾아보게한다.

•다양한 파동의 매질을 알고, 파동에서

매질의운동을설명할수있게한다.

•용수철을이용하여횡파와종파를만들

어보게한다.

•횡파와종파의예를들수있게한다.

•파동을그래프로나타내보게한다.

•파동을 표시하는 기본 요소의 정의를

설명할수있게한다.

|̀ `학습전개|

파동의 발생과종류

2-1

⑴우리주변에서관찰할수있는여러가지

파동의종류를안다.

⑵파동은매질의진동을통해전파된다는것

을이해하고, 진동방향과파동의진행방

향에따른파동을분류할수있다.

⑶파동을표시하는요소를안다.

|̀ `학습내용안내|

•서울특별시과학전시관

http://www.ssp.re.kr.

•과학 교사를 위한 빛과파동(2007), 김종복

외저, 홍릉과학출판사

•알기 쉬운 생활 속의 물리(2006), Louis

A.̀ Bloomfield 저, 물리교재편찬위원회

찾아보기

파동의발생과전파

⑴파동 물질의전달없이공간의한점에서다른점으로에너지가전달되는현상이다.

⑵매질에 따른 파동의 전파 파동은물과같은매질을통해전달되는역학적파동과매질이

없어도전달되는전자기파로나눈다.

①역학적 파동: 일상생활에서흔히접하는파동으로, 파동의기본적인성질을이해하거나표시

할때역학적파동을예로든다.

예⃞물결파, 음파, 지진파

②전자기파: 매질이 없어도 전달되고 매질을

통해서도 전달되는데, 그 방식은 전기장과

자기장의상호유도라는특별한방식으로전

달된다.

•전자기파는 전기장과 자기장의 진동 방향

이진행방향에수직한횡파이다.

전기장

자기장 전자기파의 진행 방향

전기장과자기장으로이루어진전자기파의진행

효과적인수업을위한Tip

파동이전달될때매질이진동하는것

과 에너지가 전달된다는 개념을 다양한

예를통해알기쉽게설명한다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:56 AM 페이지124 DK

Ⅱ빛과파동 125

빛의입자성과파동성

태양으로부터지구로오는빛은진공상태

의공간을통해전달된다. 이현상은빛이입

자의 흐름이라고 생각하는 입자성으로 설명

할수있다(̀빛의입자성은광전효과로설명

할수있다.).

또한빛은전자기파로, 전자기파는매질이

없는곳에서도전달된다. 이것은빛의파동성

으로설명할수있다.

전자기파

⑴전자기파의 종류 전자기파는 c선, X

선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로

파, 라디오파 등으로 분류할 수 있는데,

파장이짧을수록파동의에너지가크다.

⋯ 전자기파는파장과진동수에따라달라

지며, 역학적인 파와는 달리 매질을 필요

로하지않는다. 그리고진공중에서모든

전자기파의 속력은 빛의 속력과 같은 초

속 30만 ̀km이다.

⑵전자기파의 발생 전하를 띤 입자가 가

속되거나원자나분자에속박되어있는전

자들이더낮은에너지상태로전이할때

발생한다.

⋯ AM 방송에서 사용하는 수백 kHz의

진동수나 FM 방송에서 사용하는 수백

MHz의 진동수의 라디오파는 방송국 안

테나에서전하를띤입자가수백 kHz, 수

백 MHz의 진동수로 진동하면서 만들어

내는것이다.

전자기파의종류

진동수(Hz)

10fl10‡10°10·10⁄‚10⁄⁄10⁄¤10⁄‹10⁄›10⁄fi10⁄fl10⁄‡10⁄°10⁄·

1 km

1 cm

1 m

1 m

1 nm1 Ú

°선

적외선

마이크로파

가시광선

라디오파

자외선

파장

X선

|̀ `관련지식|

펄스와파동

⑴펄스와파동의의미

•펄스: 맥박처럼짧은시간에생기는진동현상으로, 매질의한곳에한번의충격을가하면한

번의진동이매질을따라퍼져나가는데, 이진동변화가지나가는파동을펄스라고한다.

•파동: 매질내의한점에서생긴매질의진동상태가매질을통해서규칙적으로퍼져나가는

것을말한다.

⑵펄스와파동을비교한예

펄스 파동

힘껏 닫은 방문에 의한 공기의 흔들림이 창문에

걸려있는커튼을한번펄럭인다.

잔잔한 수면 위에 작은 돌을 떨어뜨렸을 때 둥글

게퍼져나가는한개의원형모양의물결파

방문을 규칙적으로 열고 닫을 때 커튼도 규칙적

으로진동을한다.

잔잔한 수면을 일정한 주기로 흔들 때 퍼져 나가

는물결파

리듬 체조 선수가 리본을 한 번 흔들 때 발생하

는파동

리듬 체조 선수가 리본을 일정한 주기로 계속 흔

들때발생하는파동

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:56 AM 페이지125 DK

126 각론

파동과매질의운동

오른쪽그림과같이긴줄의한쪽끝을

고정시키고 다른 쪽 끝을 위아래로 흔들

면, 진동상태가줄을따라이동하면서파

동이전달된다.

①줄에 표시된 각 점들 A~E는 시간에

따라 위아래로만 진동하고, 파동은 진

동 방향에 수직한 방향으로 진행된다

는것을알수있다.

②진동상태를같게하여일정한시간간

격으로흔들면줄위의점들은위아래

로 계속 진동하면서 파동은 연속적으

로전달되어나아간다.

도미노게임

나무도막이나플라스틱도막을일정한간

격으로세워놓고앞쪽에있는나무도막하

나를밀어넘어뜨리면나무도막들이차례대

로쓰러지는게임을말한다.

도미노게임에서맨앞쪽에있는도막을넘

어뜨리면그뒤쪽에세워져있는도막이제자

리에서쓰러지면서바로다음도막을넘어뜨

린다. 이과정을차례로반복하면서마지막의

도막을넘어뜨리게된다.

이와같은게임으로매질의진동과파동의

전달과정을비유적으로설명할수있다. 즉,

파원의처음진동이이웃한매질에차례로전

달되는과정이파동임을보일수있다.

도미노게임

A B C D E

주기 14

주기 12

주기 34

1주기

줄에서의파동의진행

해 보기 실험

1 나머지사람들도앉았다일어섰다하는운

동을한다.

2 멀리서 이 모습을 보면 마치 파도가 쳐서

파동이전달되는것처럼보인다.

파원과매질

⑴파원과 매질 파동이 처음 발생한 곳을

파원이라고하고, 파동을전달하는물질을

매질이라고한다.

⑵파동에따른매질

①소리의매질은공기나물또는금속등이며,

매질이없으면소리는전달되지못한다.

②빛의매질은물이나유리또는공기등이며,

매질이없는진공에서도빛은전달된다.

|̀ `관련지식|

파동

매질

물결파

물

용수철의진동

용수철

지진파

땅

해석

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:56 AM 페이지126 DK

Ⅱ빛과파동 127

파동이진행할때매질은진동하고, 매

질을통해전달되는것은에너지이다.

에너지를전달하는두가지방법

에너지를전달하는방법에는물체또는입

자의운동을통한방법과파동을통한방법이

있다.

운동하는물체가가지는운동에너지나높

은곳에있는물체가가지는중력에의한위

치에너지와같이물체는에너지를전달하는

매개체이다. 이와는달리파동은물체의이동

을통해에너지를전달하지않고매질이라는

물체의진동을통해에너지를전달한다.

파동에너지의세기

파동에너지는진폭과진동수의제곱에비례

한다.

예를들어바다에서밀려오는파도의높이가

높을수록파도의에너지는커지며, 같은진폭

의소리라도높은진동수의소리는낮은진동

수의소리보다에너지가크다.

|̀ `관련지식|

파동에너지

⑴줄의진동이전달하는에너지 파동은매질을통하여진행하면서에너지를전달한다. 팽팽

한줄의한쪽끝에물체를매달고펄스를보내면줄을따라이동한펄스가물체를위로들어

올리는일을한다. 이것은파동이매질을통해물체에에너지를전달하여물체가일을한것이

므로파동이에너지임을보여주는것이다.

⑵파동에너지의이용 파동이진행하다가물체를만나면흡수되어원래파동이갖고있던에

너지가물체내부로전달된다.

•전자레인지에서는 전자기파의 한 종류인 마이크로파의 에

너지가음식속에있는물분자의운동에너지로전달되어

음식을데운다.

•병원에서는투과력이좋은X선을이용하여사진을찍어병

을진단한다.

•태양전지를이용하면태양의빛에너지를전기에너지로바

꾸어사용할수있다.

효과적인수업을위한Tip

줄이나 용수철을 이용하여 파동의 진

행과정을보여줄수있다. 이때손으로

흔드는정도에따라파의모양이달라지

는 것과 파동의 전달 속력은 줄이나 용

수철의 종류에 따라 달라질 수 있다는

것을알려준다.

잔잔한 호수에 돌을 던지면 물의 진동이 생기

고( )이퍼져나간다.파동

스스로해결하기

X선을이용하여촬영한사진

파동에너지의세기`•(̀진폭)¤_(진동수)¤

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지127 DK

128 각론

횡파와종파

⑴횡파 매질의진동방향과파동의진행방향이수직인파동을횡파라고하며, 횡파는높아

지는부분과낮아지는부분이생기므로고저파라고도한다.

⑵종파 매질의진동방향과파동의진행방향이나란한파동을종파라고하며, 종파는매질

의간격이소한부분(성긴부분)과밀한부분(빽빽한부분)이생기므로소밀파라고도한다.

효과적인수업을위한Tip

물결파에서 물 입자가 실제로는 원운

동이나타원운동을한다고하더라도물

결파는 횡파로 분류하도록 하여 혼란을

주지않도록유의한다.

파동의 진행 방향과 매질의 진동 방향

이서로수직인파동을횡파라고한다.

스피커에서나온음파의진행

스피커에서 발생하는 소리는

스피커에있는진동판이계속진

동하여공기층을밀고당기기때

문에 밀한 부분과 소한 부분이

반복하여나타나게된다.

우리생활속횡파와종파

빛을비롯한전자기파는횡파로서, 파장에

따라 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선

등으로나뉜다.

소리(음파)는 종파의 대표적인 예로, 사람

이들을수있는진동수는약 20`~20,000 Hz

이다. 그리고진동수가 20,000 Hz이상인음

파를초음파라고한다.

전파(횡파)

가시광선(횡파)

초음파(종파)

소 스피커

음파의 진행 방향

공기 입자의 진동

밀 소 밀 소

음파의진행

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지128 DK

Ⅱ빛과파동 129

파동의표시

⑴파동의 표시 기준점으로부터의 거리에

따른매질의위치변화, 즉두변위사이의

관계를 나타낸 곡선을 파형이라고 하며,

일반적으로사인(sin) 곡선으로나타낸다.

⑵파동의진행원리

①파형이 오른쪽으로 이동하는 파동의 진행

을보기위해서어느순간의파형과시간이

조금지나오른쪽으로이동한파형을함께

그려보면파동의이동에따른매질의운동

을한눈에비교할수있다.

②오른쪽그림에서점 P와Q, 점 S와T같이

같은시각에동일한운동상태에있는점들

은위상이같다고한다.

따라서위상이같은인접한두점사이의거리

는파장이된다. 파동이진행하여시간이조금

경과한후에는매질의점P와Q의위치가점선

위의P'와Q'로이동한모습이된다. 이와같이

파동이전파할때매질의각지점은평형위치를

중심으로진동한다.

OP

P'

Q

Q'

S T

파동의 진행 방향

진폭 A

파장 λ

거리

파장 λ

마루

골 골

마루

파형의 이동

매질의 진동

매질의

위치

보충학습 파형의결정

줄을 흔들어 만드는 파동의 모양은

줄을흔드는손의운동에따라달라진

다. 즉, 위아래로움직이는속력과흔

들어주는폭(진폭)을 얼마나크게하

는가에따라파형이달라진다.

그러나 파동의 속력을 결정하는 것

은 손의 운동이 아니라 줄의 성질이

다. 즉, 무겁고두꺼운줄인지가볍고

얇은줄인지에따라파동의속력이달

라진다.

거리에따른매질의위치그래프_̀ 파동의진폭과파장을알수있다.

마루와 골 파동에서가장높은부분을마

루, 가장낮은부분을골이라고한다.

파장 인접한 마루와 마루, 골과 골 사이

의 거리로, 파동이 한번 진동하는동안 이동

한거리이다.

진폭 진동의 중심에서 마루나 골까지의

거리로, 변위의최댓값이다.

사인곡선 사인 함수를 나타내는 그래프

로, 단순한 물결 모양을 나타내며 360˘만큼

변할때마다같은상태를반복한다.

|̀ `용어설명|

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지129 DK

130 각론

▶개념확인하기

시간에따라매질의한점이움직인위

치를나타낸그래프로부터파동의주기와

진동수, 진폭을알수있다.

▶응용문제해결하기

파장은진동모양이반복되는매질사이

의거리(마루와마루사이또는골과골사

이거리)이고, 파동의주기는매질의한점

이한번진동하는데걸린시간이다. 따라

서 파장을 주기로 나누면 파동이 매질을

따라이동하는속력을구할수있다.

파동의속력= =진동수_파장

▶과학과생활연관짓기

바닷속에서지진이일어나면지각변동

으로해수가상하로진동하고, 그것이대

규모의파동이되어퍼져나아간다. 이때

의 파동은 심해에서의 파장과 비교하여

진폭(파고)이 작아 눈에 잘 띄지 않지만,

해안 근처의 얕은 곳에서는 갑자기 커져

서해안가에큰피해를입힌다.

지진해일의피해

파장

주기

자·기·주·도·학·습

헤르츠(Hertz, H. R.; 1857~1894)

헤르츠는독일의물리학자로, 1857년독일

의함부르크에서태어나베를린대학의헬름

홀츠에게지도를받고물리학박사학위를받

았다. 1885년 맥스웰의 전자기 이론에 관심

을갖기시작하였고, 대학에서물리학교수로

있으면서 빛이 전자기파임을 실험적으로 확

인하여맥스웰의고전전자기파이론을증명

하였다. 진동수(주파수)의 단위인 Hz는헤르

츠의이름에서따온것이다.

주기와진동수

주기와진동수를이용하여파동의속력구하기

운동하는물체의속력을 로구할수있듯이, 파동의속력도같은과정으로구할수

있다. 파동은1주기동안1파장만큼이동하므로 파동의속력은다음과같이나타낼수있다.

파동의속력= =파장_진동수파장

주기

이동거리

걸린시간

|̀ `관련지식|

주기

진동수

매질의 한 점이 한 번 진동하는 데 걸리

는 시간 또는 파동이 한 파장만큼 진행

하는데걸리는시간

매질의한점이 1초동안진동하는횟수

주기와진동수

주기와진동수는서로역수의관계에있다.

주기=1

진동수

마루 주기

진폭

마루

시간 O

위치

진폭

위치-̀̀시간그래프

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지130 DK

Ⅱ빛과파동 131

지진파

⑴지진파의 발생 지진이일어날때, 지진의진원에서에너지의갑작스런방출이일어난다.

방출된에너지는지진파로서진원으로부터퍼져나간다. 진앙은이진원으로부터지름방향

위쪽의지표면의한점이다.

⑵지진파의성질과종류

북을 치면 북소리가 모든 방향으로 퍼지는 것처럼,

지진이발생하면그진동이지진파의형태로사방으로

퍼져나간다. 지진파는크게 P파(primary wave)와 S

파(secondary wave), 표면파(surface wave)로 나뉜

다. P파와 S파는지각내부를통과해전달되는파로, P

파는파의진행방향과매질의진동방향이같고 S파는

파의진행 방향과매질의진동방향이수직하다. 표면

파는지표면을따라파가전달되어지진이발생하면큰

피해를입힌다.

P파 S파

지진파에따른건물의흔들림방향

지진해일(Tsunami; 쓰나미)

육지뿐만 아니라 해저나 해안 가까운

곳에서지진이발생하면지진파가대규모

파도를 일으키게 되는데, 이를 지진 해일

이라고 한다. 일본은 3개의 판이 만나는

지점으로 그동안 크고 작은 지진들이 빈

번히있었고, 중국또한지진의피해가조

금씩 있었다. 하지만 한반도는 그에 비해

안전한 곳에 위치하고 있어 비교적 안전

지대로 여겨 왔다. 그러나 일본에서 일어

난 크고 작은 지진들이 우리나라 동해안

에 영향을 끼친다는 것은 사실이다. 한국

지질자원연구원에따르면일본의북서쪽

에서큰지진이발생한다면, 그여파가우

리나라동해안까지미쳐큰피해를줄수

있다고 한다. 특히 동해안은 한반도의 세

바다중수심이가장깊고해안선이단조

로워서 지진 해일이 일어난다면, 더 높은

파도가발생하여큰피해를입을수있다.

메가 쓰나미라는 말이 있다. 보통 높이

가 10 m 정도인 쓰나미보다 약 50배 이

상인메가쓰나미는파장이매우길다. 이

때문에해안선에서사라지지않고엄청난

힘으로 해안선을 밀고 들어와 도시 전역

에큰피해를입힐수있다. 2004년 12월

26일에발생한인도네시아수마트라지진

해일은동남아시아는물론멀리아프리카

동해안에까지 피해를 주었다. 우리나라

국민 20명을포함한약 30만명의인명피

해뿐만아니라 100억달러이상의막대한

재산피해가발생해지진해일에대한세

계적인경각심을고조시킨바있다.

지진해일(일본후쿠시마)

보충·심화

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지131 DK

132 각론

파동의파면과파동의진행

⑴파면에따른파동의분류 파동에서위상이같은점들을연결한선이나면을파면이라고한

다. 파면은마루를이루는점들을연결하여나타낼수있고, 골을연결하여나타낼수도있다.

파면의형태에따라파동을평면파와구면파로구분할수있다.

•평면파: 파면이평면일때를평면파라고하는데, 물결파실험장치에서막대자로수면을진

동시켜만들수있으며, 바다에서해안으로밀려오는파도의예를들수있다.

•구면파: 파면이구형일때를구면파라고하는데, 잔잔한수면에서손가락을물에담갔다가

뺐을때나타나는물결파나촛불주변으로불빛이공간으로퍼져나가는것을예로들수

있다.

⑵파면과파동의진행

①파동의진행방향은항상파면에수직하다.

②구면파의파면은곡선이므로구면파에서는파면의한점에접선을그으면접선에수직한방

향이파동의진행방향이된다.

③구면파는파원으로부터거리가멀어질수록세기가약해진다.

물결파 실험 장치의 실험을 통해 파동의

진행, 반사, 굴절 현상을 관찰할 수 있게

한다.

파동의 반사 원리를 파면과 파동이 진행

하는 그림으로 나타내어 이해하게 하고,

파동의 반사 현상을 이용한 예를 들 수

있게한다.

파동의 굴절 법칙을 그림을 통해 이해하

게 하고, 파동의 굴절 현상을 이용한 예

를들수있게한다.

|̀ `학습전개|

파동의 반사와굴절

2-2

⑴물결파실험장치를통해물결파가장애물

을만나거나물의깊이가달라지는곳에서

어떻게나아가는지를관찰한다.

⑵파동이진행하다가반사될때반사법칙에

따라 진행하는 것을 알고, 파동이 굴절하

는이유와굴절법칙을이해한다.

⑶우리주변에서파동의반사와굴절현상을

이용한예를찾는다.

|̀ `학습내용안내|

•사이언스올

http://www.scienceall.com

•알기 쉬운 물리학 강의(2002), Paul G.

Hewitt, 공창식외저, 청범출판사

•과학 교사를위한 빛과파동(2007), 김중복

외저, 홍릉과학출판사)

찾아보기

효과적인수업을위한Tip

빛이나파동이진행할때나타나는현

상을다양한실험을통해시각적으로보

여주는것이좋다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지132 DK

Ⅱ빛과파동 133

물결파의관찰

⑴물결파실험장치 물위에빛을비추어투영된빛을통해파동의진행을관찰하는장치이다.

⑵물결파의 파장 파원을진동시켜물결파가진행

할 때 마루가 되는 부분은 위로 볼록한 모양으로

볼록렌즈와같은역할을하여빛을모으게되므로

스크린에 밝게 나타난다. 또한 골이 되는 부분은

오목렌즈와같이빛을밖으로퍼지게하여스크린

에어둡게나타난다.

⋯ 따라서스크린에서이웃한밝은부분사이의거

리가물결파의파장이된다.

⑶물결파의 굴절 물결통에아크릴판을잠기게하여물의깊이를얕게하면아크릴판위를

진행하는물결파의속력은아크릴판과의마찰로인해느려진다. 즉, 얕은물과깊은물은서

로다른매질이되는것이므로경계면에서파동이굴절하게된다. 진행하던물결파가아크

릴판위를지날때파장이짧아지는것을관찰할수있다.

실험·관찰탐구 활동

물결파실험장치를이용하여반사와굴절

현상을관찰할수있다.

|̀ `목표|

1 잔잔한물에빛을비추면스크린에는아무

런무늬가나타나지않는다.

2 직선파를 발생시키면 마루와 골이 만들어

져서물의두께가달라지므로투과하는빛

의양에차이가생겨서스크린에는밝고어

두운명암무늬가나타난다.

|̀ `원리설명|

1 과정②`의결과

2 과정③`의결과

|̀ `결과(예시) |

효과적인수업을위한Tip

물결파의 진행 모습을 동영상으로 찍

어서 관찰하면 반사나 굴절하는 순간의

모습을명확하게관찰할수있다.

1 물결파는 장애물의 표면에서 반사하여 나

아간다. 이때장애물의표면에법선을그으

면물결파는빛의경우와같이입사각과반

사각이같다.

2 물결파는 물의 깊이가 달라지는 경계에서

굴절한다. 따라서아크릴판을물에잠기게

하는이유는물의깊이를다르게하여물결

파가굴절하게하기위한것이다.

|̀ `해석|

물결파실험장치를이용한굴절실험

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지133 DK

134 각론

파원 진동을일으키는물체나장소같이파

동이처음만들어진곳을파원이라고한다.

초음파 가청 진동수가 약 20kHz 이상의

음파이다. 진동수가높고강도가보통음파보

다크고파장이짧아방향성이있는음속을얻

을수있다. 초음파를이용하여물체내부구

조의정확한측정이가능하다.

|̀ `용어설명|

음파를이용하는동물

대부분의 포유류는 사람보다 높은 진동수

의소리를들을수있다.

⑴개 가청진동수가 40~60,000 Hz 정도

로사람에게는들리지않는높은진동수에

도반응한다.

⑵박쥐 20,000~100,000Hz정도의높은

진동수의 음파를 지속적으로 들음으로써

어두운 공간에서 장애물의 위치를 파악하

고모기와같은작은먹이를잡아먹는다.

⑶돌고래 150,000 Hz 정도의 진동수를

이마에 있는 기관에서 발생시켜 두 귀로

반사되어돌아오는반사파의시간과위상

차이를탐지하여먹이의위치와움직임을

정확히알아낸다.

하위헌스의원리

⑴하위헌스의 원리 파동이진행할때진동하는매질의각점은독

립적으로구면파를만든다. 그리고어느순간같은파면상에있는

모든점들이만드는수많은구면파에공통으로접하는면이다음순

간의새로운파면이되는데이러한과정을반복하여파동이전파된

다는이론을하위헌스의원리라고한다.

⑵파동의진행과정

①하위헌스의원리를이용하면평면파와구면파가공간으로퍼져나

가는과정을이해할수있다.

②파동이진행할때매질내의각점은파원과같은진동수로진동한다.

③그림에서와같이파면이AB에도달하면그순간AB 상의모든점

들이 새로운 파원이 되며, 이 점들로부터 나온 구면파가 겹치면서

새로운파면A'B'를만든다. 이러한과정을반복하면서파동이전달

된다.

④하위헌스의원리를이용해파동의진행및파동의반사, 굴절, 간섭

등의현상을설명할수있다.

평면파

구면파

A

A' B'

B

A B

A' B'

|̀ `관련지식|

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지134 DK

Ⅱ빛과파동 135

①그림과 같이 입사파의 파면 AB가

면SS'에입사한다. 이때B점에서B'

로 파동이 진행하는 동안에 A점에

서발생한구면파는A'에도달한다.

하위헌스의원리

②반사면AB'상의각점에서조금씩

늦게반사되어나오는각구면파에

접하는직선을그으면평면A'B'는

반사파의파면이된다.

③반사파는파면A'B'에수직한방향

으로진행한다. 즉AP'의방향으로

진행한다. 여기에서 △ABB'과

△B'A'A는 합동이다. 그러므로

∠B'A'A=∠ABB'이다. 즉, 입사

각 i와반사각 i '는서로같다.

A'

P'

B

ii

i'v¡tv¡t

법선

S A B' S'i'

✚참고 자료 하위헌스의원리와반사

법칙

파동의반사

⑴파동의반사

①입사파가평면파이면반사파도평면모양이고, 입사파가원형파이면

반사파도원형모양이다.

②파동의반사방향은입사방향에따라다른데, 이것을입사각과반사

각으로나타낼수있다. 입사각과반사각의기준은반사면에수직인

법선을기준으로한다. 즉, 입사파의진행방향과법선이이루는각

이 입사각이며, 반사파의 진행 방향과 법선이 이루는 각이 반사각

이다.

⑵파동의반사법칙

①파동이반사할때입사각과반사각은같다.

②파동이반사할때파동의속력, 파장, 진동수는변하지않는다. 파동

의속력이변하지않는이유는파동이반사할때같은매질을진행하

기때문이다.

어군탐지기에서초음파를이용하는이유

초음파는 음파보다 진동수가 큰 파동이지만 빛의 진동수에 비해서

는매우작은진동수를가진파동이다.

그런데왜바닷속물고기떼를찾기위해레이저빛을사용하지않

고초음파를사용하는것일까? 그이유는빛은물속에서도달할수있

는거리가 10m 정도에불과하며아무리투과력이좋은레이저빛이

라고해도 40~50m이상도달하기는힘들기때문이다. 전파역시물

속에서는에너지가급속하게줄어들기때문에빛이갖고있는이러한

단점을극복하기어렵다. 그러나음파나초음파는공기중에서보다물

속에서더잘전달되므로물속의물체를인식하는데더유리하여어

군탐지기에초음파를사용하는것이다.

마찬가지이유로깊은바다의깊이를재거나물속에잠긴빙산을알

아내는데에도수중음파탐지기를사용한다. 최근에는인공위성이나

비행기등의최첨단장비를이용하기도한다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:57 AM 페이지135 DK

136 각론

▶개념확인하기

파동이진행하다가성질이다른매질을

만나면경계면에서굴절한다.

▶응용문제해결하기

‘거리=속력_시간’이므로 물속에서

음파의 속력과 어군 탐지기에서 보낸 초

음파가물고기에서반사되어돌아온시간

을측정하면어군탐지기에서물고기까지

의거리를알수있다.

▶과학과속담연관짓기

윗공기와아랫공기의온도차이로인해

서로 다른 매질로 작용하여, 낮에는 위쪽

으로소리가굴절되어아래쪽에서는소리

가잘들리지않게된다. 밤에는이와반대

현상이 일어난다. 따라서 낮말은 하늘을

나는새가듣고밤말은땅위를다니는쥐

가듣는다는속담과일맥상통한다.

자·기·주·도·학·습

파동의굴절

⑴굴절 물이들어있는컵속의막대는꺾여보인다. 이러한현상은빛이공기에서물로진행

할때처럼서로다른매질의경계면에서빛의진행방향이꺾이기때문이다.

⑵물결파의굴절 물의깊이가달라지면물결파의진행속력이달라지므로물결파는굴절한다.

물의깊이가깊은곳에서얕은곳으로물결파가진행할때입사각은굴절각보다크다. 깊은곳

보다얕은곳에서물결파의파장은짧아지고속력은느려진다.

⑶굴절법칙

①물결파뿐만아니라모든파동의굴절에서입사각과굴절각사이에는sin값의비가일정하다.

②파동이매질 1에서매질 2로진행할때매질 1에서의입사각, 속력, 파장을각각 i, v¡, k¡이라

하고매질 2에서의굴절각, 속력, 파장을각각 r, v™, k™라고하면다음의관계가성립하며, 이

를굴절법칙이라고한다.

= =k¡k™

v¡v™

sin isin r

포장도로 위를 달리던 자동차의 한쪽 바퀴가

도로 바깥의 모래 부분으로 빠지면 자동차는

모래쪽으로진행방향이휘어진다. 이것은파

동이( )하는원리와같다.굴절

스스로해결하기

어군탐지기

초당 40회이상의초음파를발사하여반사

된신호를읽어물속의물고기의존재나물고

기의양등을알수있는장치이다. 물고기에

서반사된신호는스크린에순차적으로나타

나면서물속의정보를표시해준다.

어군탐지기

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지136 DK

Ⅱ빛과파동 137

⑷굴절률 파동의굴절에서입사각과굴절각사이에는 sin값의비가일정한데, sin값의비

는두매질의종류에따라결정되는상수로서상대굴절률이라고하고, 진공에대한굴절률을

그물질의절대굴절률또는굴절률이라고한다.

①상대굴절률: 매질1에대한매질2의상대굴절률은n¡™로나타낸다.

n¡™= = = =

②절대굴절률: 빛이진공에서어떤매질속으로입사할때의굴절률을말한다.

n= (̀̀c̀: 진공에서의빛의속력, v: 매질속에서의빛의속도)cv

n™n¡

k¡k™

v¡v™

sin isin r

파동의굴절현상

⑴대기에 의한 굴절 별이반짝이는현상은별빛이대기중의불안정한공기층을지날때굴

절하기때문이다. 신기루, 뜨거운난로나더운여름철의아스팔트위의아지랑이등도같은원

리로설명되는현상들이다.

⑵유리에 의한 굴절 유리로만든렌즈는빛의굴절현상을이용한대표적인기구이다. 렌즈

를이용하면빛을모으거나퍼지게하여상을만들수있다.

심화학습 전반사

빛이굴절률이큰매질에서작은매

질로나아가게하면굴절각은항상입

사각보다 크다. 이때 입사각을 점점

크게하면어떤각(임계각: iç)을경계

로하여이보다더큰각으로입사한

빛은굴절되지않고모두반사되는데,

이를전반사라고한다.

⑴임계각(iç) 입사각을 점점 증가

시키면굴절각도같이증가하다가

굴절각이 90˘가 되는 때의 입사각

을말한다.

⋯ 전반사가일어나기위해서는빛

이밀한매질(굴절률이큰매질)에

서소한매질(굴절률이작은매질)

로 진행할 때 임계각보다 큰 각으

로입사하는경우에만일어난다.

⑵이용 빛의세기를약화시키지않

고빛의경로를바꿀수있기때문에

프리즘, 광섬유등에이용된다.

①광섬유: 겉유리와속유리로구성되

어있다. 속유리를지나는빛은손

실없이먼곳까지보낼수있다.

②전반사 프리즘: 삼각형 모양의 프

리즘으로, 빛을프리즘에입사켰을

때프리즘에서전반사가일어나빛

의경로를바꿀수있다.

햇빛이강한지표면위에아지랑이가

생기는 것도 지표면 근처의 공기에 의해

빛이굴절되기때문에나타나는현상이다.

※질문을통해학생들이창의·인성을키

울수있도록지도한다.

보충·심화

매질1

매질2

전반사

광원 임계각 iç

90$

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지137 DK

138 각론

소리2-3

⑴소리가발생하는원리와소리의전달과정

을안다.

⑵ 파동의 진폭, 진동수, 파형으로부터 소리

의세기, 높낮이, 맵시를안다.

|̀ `학습내용안내|

주변에서 발생하는 여러 가지 소리를 듣

고 소리가 발생하고 전달하는 과정에 대

해알게한다.

소리를 듣는 과정에 대해서 이해하게 하

고, 소리의 요소인 소리의 세기, 높낮이,

맵시를탐구활동을통해이해하게한다.

생활 속에서 사용되고 있는 빛과 파동의

예를 찾아보고, 빛과 파동이 어떻게 활용

되는지구체적으로설명할수있게한다.

|̀ `학습전개|

•환경부

http://www.me.go.kr/

찾아보기

성덕대왕신종(에밀레종) 소리

성덕대왕신종은높이가 3.66 m 정도이고무게 18.9 t으로종의크기로볼때우리나라에서

현존하는가장큰종으로국보제2̀9호로지정되어있다.

신종소리는타종후한참뒤까지독특한소리의여운이이어지는데, 이는신종소리가수많

은낱소리성분들로이루어져있고각각의낱소리들의어우러짐과소멸시간이다르기때문이

다. 예를들어영국의세인트폴성당의종‘그레이트폴’의낱소리음파의수는 20개가안되는

반면, 신종의경우 1,000 Hz 이내에서만무려 50여가지나된다. 이로인해타종직후에는당

차고장중한느낌의소리가발생하고, 시간이약간지나면서숨소리같은 64 Hz의음파와어린

아이가우는소리같은 168 Hz의음파가남는다.

이중대표음은 168Hz의소리인데, 이소리를자세히분석해보면 168.52Hz와 168.63Hz의

음파가한쌍을이루고있다. 두소리의진동수차이가0.11Hz이기때문에소리의강약이 초

(약 9초) 간격으로 반복되는 맥놀이 현상이 일어난다. 즉, 168 Hz의 음파는 타종하고 9초 뒤

“…어∼엉…”하고울고는사라지는듯하다가 9초뒤에다시한번약하게울음소리를낸다.

10.11

효과적인수업을위한Tip

1 교과서에제시된탐구활동을직접해

보게하여소리의특성을스스로알아

낼수있도록유도한다.

2 파동의특성과소리의요소인세기, 높

낮이, 맵시를연결시켜서설명할수있

게한다.

3 우리생활에서빛과파동이활용되는

예를좁은범위에서부터넓은범위로

확대시켜찾아보게한다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지138 DK

Ⅱ빛과파동 139

이러한 이유로 어떤 문학 작품에서

는신종소리를죽었다가다시살아나

‘곡을 하는 듯한’, ‘어린아이의 울음

소리’로표현하였다.

마지막까지 남는 것은 64 Hz의 소

리이다. 이소리는 3초의맥놀이주기

를가지고“허억…허억…”하며마치

숨을몰아쉬는것처럼들린다.

신종의 맥놀이 현상은 신종의 미세

한비대칭때문에나타나는것으로알

려져 있다. 겉모양으로 보면 신종은

엄격한 대칭이지만 표면의 문양·조

각이 비대칭이고, 몸체 각 부분의 밀

도나 두께도 모두 미세하게 다르다.

이러한비대칭성으로인하여소리가어우러져귀에은은한종소리로들리는것이다.

음파의발생과전달

⑴음파의 발생 소리굽쇠와 같은 물체를

두드리면 물체의 진동이 주위의 공기를

주기적으로밀었다당겼다하면서공기의

압력에부분적인변화가발생한다.

⑵음파의 전달 공기압력의 변화로공기

의진동이종파(또는소밀파)의형태로주

변 공간으로 퍼져 나간다. 음파는 종파이

기 때문에 고체, 액체, 기체 모든 매질에

서진동이전달된다.

※횡파는고체에서는진행하는것이가능

하지만액체와기체의내부를통해서진

행하는것은불가능하다.

압축(높은 압력)

팽창(낮은 압력)

200 400 600 800 1000

30초

타종

순간

0

낮은 숨소리(64 Hz)

진동수(Hz)

어린 아이 울음 소리(168 Hz)3초마다

"허억…허억…"

9초마다

"…어~엉…"

성덕대왕신종의타종직후소리성분들의변화

해 보기 실험

1 종이 위의 설탕 알갱이들은 튀어 오르고,

양초의불꽃은흔들린다.

2 소리굽쇠와 북의 진동으로 소리가 발생하

고, 이진동이공기중으로전달됨을알수

있다.

해석

소리굽쇠 두 갈래로 된 좁은 쇠막대를 이

용해 특정 주파수(진동수)의 음만을 내도록

만든기구

진동 물체가 시간의 흐름에 따라 하나의

점을중심으로반복적으로왔다갔다하면서

움직이는상태

맥놀이 주파수가비슷하거나약간씩다른

두개의파동이간섭을일으켜서새로운파가

만들어지는현상이다.

음파의경우소리의세기가주기적으로변하

는것을맥놀이라고한다.

|̀ `용어설명|

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지139 DK

140 각론

소리의속력

소리의속력은소리가전파되는매질에따

라서그값이다르다. 또한 같은매질에서도

매질의온도등에따라서속력이달라진다.

⑴매질에 따른 속력 매질을 구성하는

분자들사이의간격은기체→액체→고

체순으로가깝다.

⋯ 소리는매질을구성하는분자들의흔들

림을통해전달되고, 매질을구성하는분

자들사이의간격이가까울수록흔들림이

잘 전달되므로 매질의 상태에 따른 소리

의전달속력은고체>액체>기체순으로

빠르다.

⑵온도에 따른 속력 공기중에서소리는

기온이높을수록빠르다. 이는 공기의온

도가 높을수록 공기 분자들의 속력이 빠

르기 때문에 진동이 빠르게 전달되는 것

이다.

⋯ 공기중에서온도에따른소리의속력 v

는다음과같다.

v?331.5+0.6 t(m/s)(t: 섭씨온도)

소리는 물체의 진동에 의해 발생한다.

즉, 물체가진동할때물체의진동이공기

로 전달되면서 공기의 진동인 소리가 발

생하는것이다.

음파의파장

소리가진행할때압력이큰부분(공기분자들이

빽빽한부분)과압력이작은부분(공기분자들이듬

성듬성한부분)이생긴다. 이때이웃한압력이큰부

분(또는작은부분) 사이의거리가음파의파장이다.

음파의주기와진동수, 속력

⑴주기 공기분자가한번진동하는데걸리는시간이다.

⑵진동수 공기분자가1초동안진동한횟수로, 진동수= 이다.

⑶속력 공기입자가한번진동하는동안음파는한파장만큼을진행한다.

⋯ 음파의속력= =진동수_파장`

⑶ ⋯ 매질이일정할때음파의속력이일정하므로진동수가큰소리는파장이작은소리가된다.

파장

주기

1주기

파장 파장

파장 파장

분류

기체

(20˘C)

매질

이산화탄소

소리의속력(m/s)

1266

공기 1344

헬륨 1,005

액체

(20˘C)

담수 1,440

수은 1,460

해수 1,560

고체

(20˘C)

구리 3,600

강철 6,100

알루미늄 6,400

나무 3,500~5,000

유리 4,900~5,800

음파의파장

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지140 DK

Ⅱ빛과파동 141

가청주파수프로그램

사람이들을수있는음파의진동수범

위는 20~20,000 Hz이다.

가청주파수와등청감곡선

사람이 들을 수 있는 음파의 진동수인 가청 진동수(가청 주파수)는

약 20`~2̀0,000 Hz이다. 그런데사람의귀는음파의진동수마다감도

가 달라서 같은 에너지의 소리라도 크기를 다르게 느낀다. 이런 특성

때문에주파수마다가중치를두어소리의세기를나타낼필요가있다.

그림은 1kHz의순음과같은크기로귀에들리는각진동수에서의

소리의세기를연결하여그린등청감곡선이다.

그림을보면사람의귀는 2~5kHz 범위, 그중에서도 3.5 kHz 부근

에서가장민감한것을알수있다. 이는겉귀의고유진동수와고막의

고유진동수가이부근에존재하기때문이다.

아기들의울음소리는크기가작은데도불구하고귀에거슬리게들

리는이유는아기들의울음소리가 3.5 kHz의진동수범위에있기때

문이다.20 40 60 80 100 200 400 1000 2 3 4 6 8 10 15

kHzHz주파수(Hz)

1401301201101009080706050403020100

소리의

세기(

)dB

130120110100908070605040302010

phon

양 귀에 의한 최소 가청값 범위

등청감 곡선_̀ 중앙의 점선으로 둘러싼 범위는

사람의음성에사용되고있는범위이다.

초저주파

진동수가 20Hz보다 작아서 사람이 들을

수없는소리이다. 초저주파는다른음파에비

해멀리까지전달되는특성이있어서코뿔소,

고래와같은동물들은이를이용하여멀리떨

어진동료들과의사소통을하기도한다.

가청주파수확인하기

컴퓨터의프로그램을이용하여간단하게자

신의가청주파수를확인해볼수있다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지141 DK

142 각론

효과적인수업을위한Tip

탐구해석의질문을통해학생들이창

의·인성을키울수있도록지도한다.

소리분석프로그램

많이사용되는소리분석프로그램으로쿨에

디트가있다. 이 프로그램을이용하면다양한

소리를합칠수도있고, 여러가지악기소리나

주변에서들리는다양한소리의파형을관찰하

고비교할수있다.

소리분석프로그램

실험탐구 활동

음파의 진폭, 진동수, 파형으로부터 여러

가지악기소리의세기, 높낮이, 맵시를설명

할수있다.

|̀ `목표|

녹음중에악기소리이외의잡음이녹음되

지않도록주의한다.

|̀ `유의점|

1 소리가 클수록 음파의 진폭이 크고, 작을

수록음파의진폭이작다.

2 높은 소리는 음파의 진동수가 크고, 낮은

소리는음파의진동수가작다.

3 하모니카, 바이올린, 실로폰으로 같은 세

기, 같은높이의소리를내도각소리의파

형이다르다.

|̀ `결과|

시간

약하게불었을때

시간

세게불었을때

시간

낮은음을불었을때

시간

높은음을불었을때

1 리코더를 세게 불면 큰 소리가 나서 음파

의진폭이크고, 리코더를약하게불면작

은소리가나서음파의진폭이작다.

2 리코더의 높은 음을 불면 높은 소리가 나

서 음파의 진동수가 크고, 리코더의 낮은

음을 불면 낮은 소리가 나서 음파의 진동

수가작다.

3 악기마다소리의느낌이다른이유는소리

의음파가다르기때문이다.

|̀ `해석| 창의·인성

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지142 DK

Ⅱ빛과파동 143

높은 소리와 낮은 소리는 음파의 진동

수가서로다르다.

악기를이용하여높은소리만들기

⑴현악기 줄이 가벼울수록, 줄의 길이가

짧을수록, 줄이 팽팽할수록더높은소리

가난다.

⑵관악기 관의 길이가 짧을수록 높은 소

리가난다.

후두 덮개

식도 성대

기관

후두 덮개

성대

기관

식도

이 부분이

떨리면서

소리를 낸다.

숨을 쉴 때발성할 때

성대의구조와기능

|과정|

⑴같은모양의빈유리컵을여러개준비한다.

⑵준비된유리컵에순서대로물의양을점점적게채운다.

⑶가벼운쇠막대로각각의유리컵을두들기면서소리

를들어본다.

|해석| ⋯유리컵에들어있는물의양이적을수록유리

컵이가벼워유리컵의진동수가많아지므로높은소리를낸다.

이런실험도가능해요!

효과적인수업을위한Tip

같은모양의유리병에물의양을다르게채워유리병의입구부분을입으로불어물의

높이에따른소리의높낮이를비교할수있다.

남자목소리와여자목소리

남자와여자목소리의가장큰차이는진동

수이다. 목소리의 진동수는 남자의 경우

100~̀̀150 Hz, 여자의경우 200~250 Hz 정

도의범위이다.

남녀의 목소리 진동수가 이렇게 다른 이유

는발성기관인성대의길이와크기가다르기

때문이다.

남자의성대길이는평균 2.0~2.3 cm이고

여자는1.5~1.8 cm로, 일반적으로남자성대

가여자보다길고커서남자의목소리가여자

보다낮다.

물의높이에따른소리의높낮이알아보기

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:58 AM 페이지143 DK

144 각론

심화학습 복잡한음파도간단한파동으로!(푸리에급수)

푸리에급수를이용하면복잡한주기함수의그래프도삼각함수(sin, cos) 그래프의합

으로나타낼수있다. 합성삼각함수는기본진동수(가장작은진동수)의함수와기본진

동수의정수배진동수를가지는함수로되어있다. 아래그림에서와같이합해지는삼각

함수의수가많아질수록주어진함수 f(x)와 모양이비슷해진다. 이런방식으로자연음

의복잡한음파를간단한삼각함수들의합으로나타낼수있다.

① ②

③ ④

1p� 2p� 3p� 1p� 2p� 3p�

1p� 2p� 3p� 1p� 2p� 3p�

푸리에변환(fourier transform)을

이용하면 비주기적인 신호도 기본 진

동수와 그 정수배 진동수의 사인(sin)

파 성분으로 분해할 수 있다. 반대로

간단한 사인(sin)파들을 합성하여 다

양한파동도만들수있다.

신시사이저는 푸리에 변환의 원리

를이용하여다양한파형의소리를발

생시키는장치이다.

✚참고 자료 신시사이저(̀synthesizer)

모습이보이지않아도목소리만으로친구를구

별할 수 있는 이유는 소리의 높낮이가 다르기

때문이다.

답⃞높낮이→맵시

스스로해결하기

신시사이저

스트라디바리우스

이탈리아현악기의장인인스트라디바리가

만든바이올린으로, 지금도전세계의유명한

무대에서 연주될 때마다 극찬을 받고 있다.

스트라디바리우스의 소리가 우수한 이유는

소리가균일하여음정변화가거의없기때문

이다.

스트라디바리우스

스트라디바리는 부러진 노로 세계적인 악

기를 만들어 냈는데, 바이올린 몸통에 쓰인

나무의 나이테가 촘촘하고 나뭇결의 밀도가

큰것이좋은음향을내는이유중하나로분

석되고있다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지144 DK

Ⅱ빛과파동 145

초음파를이용한안경의세척

액체속에초음파를입사시키면공동(cavitation) 현상이발생한다. 공동현상이란초음파의

에너지가액체내에전파될때압력변화에의해미세기포가생성되고소멸되는현상으로, 매우

큰압력과고온을동반한다.

이러한현상은극히짧은시간을주기로반복하게된다. 그리고이때의충격파에의해액체속

에담겨있는피세척물의내부깊숙이보이지않는곳까지짧은시간내에세정이이루어진다. 초

음파세척기는보통20~40kHz범위의초음파를이용한다.

조사탐구 활동

빛이나 파동 현상이 기술과 예술 등 다른

여러분야에서어떻게활용되는지그예를찾

을수있다.

|̀ `목표|

적외선온도계

1 촬영일지

•장소: 천마터널

•날짜: 20`○`○년○월○일

•활용된분야: 건축예술

•설명: 익산과순천사이의고속도로에있는

천마 터널을 달리다 보면 1 km 간격으로

무지개를 볼 수 있다. 터널 바닥에 설치된

LED조명이만드는무지개가졸음운전을

방지하는데에도움을준다.

2 빛과 파동은 도로 조명에 이용될 뿐 아니

라 건축물이나 공간의 아름다움을 살리기

위한목적으로도이용된다.

※모둠활동을통해학생들이창의·인성을

키울수있도록지도한다.

|̀ `결과와해석| 창의·인성

초음파안경세척기

초음파 가습기_̀ 초음파 진동자가

물분자를진동시켜공기중으로튀어

나가게만들기때문에물을끓이지않

고도실내에습기를공급할수있다.

적외선온도계

적외선온도계는적외선을이용하여물체의

온도를측정하여알려주는장치로, 물체에서

방출되는적외선은온도에따라파장, 세기등

이달라진다.

|̀ `관련지식|

천마터널내부

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지145 DK

146 각론

▶개념확인하기

음원

▶개념응용하기

소리의 세기가 셀수록 음파의 진폭이

커지고, 높은 소리일수록 음파의 진동수

가크다. 또맵시가달라지면음파의파형

이달라져소리의음색이달라진다.

▶과학과기술연관짓기

골전도 전화기는 소리를 듣는 경로에

문제가있어소리를잘듣지못하는사람

을 위한 전화기로 소리를 기계적인 진동

으로 바꾸어 머리뼈를 통해 청각 신경을

자극하면 고막을 통하지 않고 소리가 직

접전달된다.

자·기·주·도·학·습

골전도전화기

⑴골전도 원리 음파의진동이머리뼈에전달되고, 머리뼈에서청각기관인속귀로음파가

전달되어소리를인식할수있다.

⑵골전도 전화기 청각기관에문제가있어소리를듣지못하는사람을위해머리뼈를통해

음성을인식할수있도록만들어진전화기이다.

⑶응용 골전도이어폰역시골전도원리를이용하여음악을들을수있도록한장치이다.

음악당에서가장좋은자리

음악당이나 극장에서 또렷하고 큰 소리를

듣고 싶으면 일반적으로 앞쪽 자리가 좋다.

벽근처자리도직접음과반사음의시간간격

이짧아또렷한소리를좋아하는사람들에게

매우좋은자리이다.

최근만들어진극장에는특별히나쁜위치

라고할만한좌석이없지만상영관마다최적

의영상과사운드를즐길수있는위치는존재

한다. 바로 스크린의 중앙에서 상영관 뒤 벽

까지의 직선 거리를 측정했을 때의 ;3@;지점에

위치하는곳이다. 상영관의영상이나사운드

를테스트할때시각적·청각적으로가장만

족감을느낄수있는이지점이기준이된다.

좌석배치도

달팽이관

고막

골전도

공기 전도

골전도이어폰의원리 골전도이어폰

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지146 DK

Ⅱ빛과파동 147

음성인식기술의원리

악기소리와같이사람이말하는단어또한각각의고유한파형을보여

주며, 같은단어를정확히발음했다면사람마다연령이나성별의차이에

도불구하고동일한단어로인식할수있는고유한파형패턴을형성하게

된다. 음성인식기술은바로음성데이터마다고유한파형을인식하고,

동일한패턴(단어나음절)을DB에서추출하는기술이다.

즉, 음성 인식의 기본 기술은 표준화된 음성 패턴 DB를 생성하는

기술과마이크를통해입력된음성데이터를동적으로변형시켜가며

표준 패턴 DB와 비교하여 최적화된 패턴 결과를 보여 주는 두 가지

방식이있다.

음성과잡음분리하기

영화나영상을찍을때배우들의대화소리를주변의잡음으로부터

분리할수있다. 대화음성과주변소음이동시에입력된음파를잡음

분리프로그램을이용하면분리할수있다.

주변의 소음 영역과 음성 영역을

스펙트럼 분석을 통해 파악 가능

주변 소음 구간(음성 구간과 웨이브

파형으로는 구별이 어려움.)

실제 음성 구간(스펙트럼 분석

으로 파악 가능)

실시간

음성

녹음

끝점

추출

음성과

잡음

분리

일치

항목

검색

패턴

추출

표준 패턴

DB와의

비교

미국 미시시피 대학의 연구 결과에

따르면현존하는가장뛰어난영문음

성인식엔진의인식률보다사람의음

성인식률이최소 10배는우수하다고

한다. 이는 잡음이 없는 조용한 환경

에서의 결과이며, 실제 잡음이 많은

환경에서 음성 인식 엔진은 인식률에

큰편차를보였으나사람의경우는별

다른차이가없었다고한다.

✚참고 자료 사람과음성인식기술비교

휴대전화전파의주파수

파동은파장이길수록회절이잘되는성

질을가지고있다. 이에따라과거의휴대

전화는회절이잘되고사각지대가적어서

통화연결이잘되었다. 하지만최근에는휴

대전화를통화이외에영상전송과같이많

은양의정보를전송하는데사용하기때문

에주파수가큰, 파장이짧은전파를사용하

고있어수신이잘되지않을때도있다. 따

라서사각지대는기지국수를늘리는등의

방법으로해결하고있다.

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지147 DK

개념 정리하기

148 각론

대단원 마무리Ⅱ. 빛과 파동

㉠반사

[해설]사람의눈은물체에서반사된빛을인식하

여물체를본다.

㉡빛의 3원색

㉢평면거울

[해설]평면거울은반사면이편평하고물체와같

은크기의바로선상이생긴다.

㉣오목거울

[해설]반사면이오목한거울로빛을퍼지게한다.

㉤횡파

[해설]용수철을 좌우로 흔들어 만들 수 있는 파

동으로, 매질의 진동 방향과 파동의 진행

방향이서로수직이다.

㉥가청진동수

㉦맵시

[해설]소리의맵시로사람의목소리를구별할수

있다.

㉧볼록렌즈

|̀ `정답|

효과적인수업을위한Tip

•학생들에게 사람의 눈이 물체를 어떻

게보는지에대해묻고오개념인부분

을정확히짚어준다.

•빛의합성과관련하여빛의 3원색, 백

색광의 개념, 주변의 다양한 영상 장

치의원리등을연관지어설명한다.

•거울이나 렌즈에서 상이 생기는 원리

를탐구활동을통해이해하게한다.

•물결파의 진동을 기본으로 하여 파동

을표시하는방법을알게한다.

•파동의 반사, 굴절 현상을 탐구 활동

을통해알게한다.

•탐구활동을통해다양한악기가내는

소리의 파형을 분석하고 소리의 특성

인세기, 높낮이, 맵시를알게한다.

파동이진행하다가반사나굴절하는현상외에도파동은진행하다가장애물을만나

면장애물뒤쪽으로도전파하게되는데이러한현상을회절이라고한다. 우리가담너

머에보이지않는곳에서나는소리를들을수있는것도음파가회절하기때문이다.

⑴회절이잘일어날조건 파장이길수록, 슬릿의폭이좁을수록회절이잘일어난다.

⑵파동의회절에의한현상

•문틈으로불빛이새어나온다.(빛의회절)

•산속에서는파장이긴AM방송이FM방송보다잘들린다.(전파의회절)

심화학습 파동의회절

슬릿 슬릿 슬릿 슬릿

파장에따른회절정도 슬릿의폭에따른회절정도

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지148 DK

Ⅱ빛과파동 149

1 ㄴ, ㄷ

[해설]물체를 보는 과정은 광원에서 나온 빛이

물체를비추고, 이 빛이물체에서반사되어

눈으로들어오는것이다.

2 ㄱ, ㄴ, ㄷ

[해설]분광기로 관찰했을 때 빨간색과 파란색의

두 가지 빛으로 나뉘어져 보이므로 관찰한

빛은자홍색이다.

자홍색은 가시광선 영역의 빨간색과 파란

색빛이합성된빛이다.

3 ⑴- (나), ⑵- (가), ⑶- (다)

[해설]빛의 3원색은 빨간색, 초록색, 파란색으로,

빨간색과 초록색 빛을 합성하면 노란색 빛

이, 초록색과파란색빛을합성하면청록색

빛이, 파란색과빨간색빛을합성하면자홍

색빛이나타난다.

4 ㄱ, ㄴ, ㄷ

[해설]텔레비전이나 휴대 전화, 컴퓨터에서는 화

면 뒤에 광원을 놓고 광원에서 나온 빛으

로화소를빛낸다.

전광판은 낮에도 멀리서 잘 보여야 하기

때문에 직접 빛을 내는 발광 다이오드

(LED)로 화소를대신한다.

5 ⑴ 볼록 거울_̀ 눈동자에 비친 주변의

모습은축소되어보인다.

⑵ 평면거울_̀ 잔잔한호수에비친나

무는같은크기의모습이호수에반사

되어보인다.

⑶ 오목거울_̀ 오목 거울에서초점거

리보다멀리있는물체는뒤집어진모

습으로보인다.

6 ⑴볼록

⑵마치 상에서 광선이 나오는 것처럼

보이는

[해설]⑴돋보기는 작은 글씨를 크게 확대해서

볼 수 있다. 따라서 돋보기 안경의 렌즈

는볼록렌즈이다.

⑵볼록 렌즈로 확대해서 보는 상은 실제

로 빛이 모여서 만드는 상이 아니라 상

에서 빛이 나오는 것처럼 보이는 것

이다.

개념 적용하기

백라이트(back light)

LCD(̀Liquid Crystal Display)는스스로빛을낼수없기때문에 LCD의뒷면에서빛을비

추어 LCD의색으로영상을표현한다. 이러한 LCD의조명을백라이트라고한다. 텔레비전이

나모니터의경우예전에는형광등과비슷한원리의광원(CCFL)을백라이트로사용했는데, 최

근에는이보다더밝으면서도전력소모량이적은 LED(̀Light Emitting Diode: 발광다이오

드)를 많이 사용하는 추세이다. ‘`LED 디스플레이’라고 광고하는 LCD는 정확히 말하면

‘`LED백라이트를사용한LCD`’라고말하는것이적절한표현이다.

CCFL 엣지형 LED 직하형 LED

백라이트의종류

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지149 DK

개념 적용하기

7 ⑴음파, 지진파의P파 ⑵파장

[해설]⑵그림은종파의모습으로, 종파의빽빽한

구간사이의거리를나타내는 A는파장

을의미한다.

8 진폭:̀ 2m, 파장:̀ 8m, 주기:̀ 4초

[해설] 1초 동안 ;4!;파장만큼 진행하므로 이 파동

의주기는 4초이다.

9 ③

[해설]물결파의 반사각은 반사 법칙에 의해 입사

각과크기가같은 50˘이다. 동일한매질에서

반사되므로파동의속력은변하지않는다.

10 ⑤

[해설]물결파가깊은곳에서얕은곳으로나아가다

가 굴절하면 파장이 짧아진다. 파장은 B가

A보다짧으므로수심은D가E보다깊다.

11

12 (가) B, (나) A

[해설]유리컵은 물의 양이 적을수록 빠르게 진동

하므로높은소리가난다.

150 각론

종파를횡파로나타내기

종파를횡파로나타내면파동을해석하기가쉽다.

①종파를횡파로나타내는방법은각매질의변위(평형위치를기준

점으로한매질의높낮이)의부호와크기를일치시키는것이다.

②종파에서는평형위치로부터매질의각점들의변위는파동의진행

방향 또는 반대 방향으로 구할 수 있다. 이때 매질이 파동의 진행

방향으로움직이면변위에는양(+)의값을, 반대방향의변위에는

음(-)의값을부여한다.

(가) 종파에서매질의각점들의위치

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 cm

평형 위치

파동의 진행 방향

③그림(가)에서는종파의변위가

평형위치로부터왼쪽또는오

른쪽으로 방향이 정해지므로,

오른쪽을 (+), 왼쪽을 (-)로

정할 수 있다. 이 값들을 세로

축으로 대치하여 그래프를 그

리면그림 (나)와같은횡파모

양의그래프를얻을수있다.

④그림 (다)는 용수철 파동(종파)

을 횡파로 나타낸 것으로, 각

매질의 점들이 평형 위치에서

어느 방향으로 이동하는지를

알수있다.

A B

(다) 종파의횡파적표현

02 4 6 8 10 12

x(cm)

변위(

)cm

1

-1

(나) 종파를횡파로나타낸그래프

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지150 DK

1) 사람과 달리 닭은 빨간색, 초록색, 파

란색, 자외선의 빛을 인식할 수 있는

네 종류의 원뿔 세포가 있다. 따라서

닭을위한텔레비전의화소는네종류

의색을표현할수있어야한다.

2) 카메라렌즈를통해들어오는빛은그

밝기의정도에따라필름에상을새긴

다. 이때 빛을 받는 시간을 길게 조절

하면 빛이 움직이는 경로가 나타나는

사진을찍을수있다.

3) 오목거울에서반사된햇빛은모두초

점에모인다. 이때초점위치에냄비를

두면빛을받은냄비의온도가높아져

물이끓는다.

4) 사람의 심장 박동수가 거의 일정하다

는사실을이용하면속력비교가가능

하다. 예를들어A가 100 m만큼달리

는 동안 관찰자의 심장이 12회 뛰었

고, B가 100 m만큼달리는동안관찰

자의심장이 10회뛰었다면B가더빨

리달렸음을알수있다.

5) 수중 음파 탐지기에서 나오는 초음파

를 돌고래가 내보내는 초음파와 다른

진동수로 사용하거나 돌고래의 활동

시간을피해수중음파탐지기를사용

해야한다.

6) 예시_̀ 소리, 당신도들을수있습니다.

골전도 전화기로 잃어버린 소리를 찾

아드립니다.

개념 응용하기

Ⅱ빛과파동 151

동물의원뿔세포

어류, 파충류, 조류는네종류의원뿔세

포를가지고있다. 그중세종류의세포는

사람과 마찬가지로 빨간색, 초록색, 파란

색 영역의 빛을 감지하고, 나머지 하나는

자외선영역을인식할수있는세포로이

루어져있다.

또 영장류 이외의 포유류는 두 종류의

원뿔 세포를 가지고 있다. 예를 들어, 개

는 명암을 구별하는 막대 세포는 많지만

원뿔 세포는 두 종류밖에 없어서 검은색

과흰색만으로주변의물체를구별한다.

파장

빛을

흡수하는

비율

인간

조류

파란색 초록색

조류의 네 가지 시각 세포

자외선 가시 광선

빨간색

원뿔세포의색각범위

원뿔 세포 어느정도밝기의빛에서색을

감지한다.

막대 세포 어두운 곳에서 밝고 어두움을

감지한다.

|̀ `용어설명|

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 10:59 AM 페이지151 DK

152 각론

대단원평가문항예시

그림은 사과가 우리 눈에 보이는 모습을 광선으로 나타

낸것이다.

01

사람의눈은사진기와비슷하다. 눈의주요부위와비슷

한기능을갖는사진기의부위를짝지어보시오.

05

그림과같이빛을내는물체에대한설명으로옳은것을

<보기>에서있는대로고른것은?

02

눈에대한설명으로옳지않은것은?

①사람의눈이느낄수있는빛을가시광선이라고한다.

②눈으로들어온빛은망막에있는시각세포가감지한다.

③시각세포는물체를인식하여전기신호를뇌로보낸다.

④눈에있는시각세포에는원뿔세포와막대세포가있다.

⑤뇌는세종류의원뿔세포가받아들인신호의세기를

조합하여색을판단한다.

03

그림과같이물체를넣을수있는어둠상자를만들고물

체를 넣은 다음 덮개를 덮는다. 이 상태에서 상자 안의

물체를보다가덮개를열고상자안의물체를보았다.

04

ㄱ. 스스로빛을내는물체를광원이라고한다.

ㄴ. 광원이없는곳에서는물체를볼수없다.

ㄷ. 광원에서나온빛을직접볼수는없다.

보기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄷ

④ㄱ, ㄴ ⑤ㄴ, ㄷ

사과가 사람의 눈에 보이는 이유를 설명한 것으로 옳은

것은?

①빛이눈에들어와서저장되기때문이다.

②눈빛이나와서사과를비추기때문이다.

③눈빛과사과에서나온빛이만나기때문이다.

④눈에서반사된빛이사과를통과하기때문이다.

⑤사과에서반사된빛이눈에들어오기때문이다.

태양 전등 촛불

이활동을통해알수있는사실을쓰시오.

덮개 물체

⑴각막`+수정체• •(가) 조리개

⑵홍채 • •(나) 필름

⑶망막 • •(다) 렌즈

각막 홍채

렌즈

수정체

망막

조리개

필름 (또는 CCD)

그림 (가)와 (나)는 각각어떤색을띠는빛 A와 B를분

광기로관찰한스펙트럼의모습이다.

06

(가)

A

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로

고르시오.

눈 사진기

ㄱ. 빛A는노란색이다.

ㄴ. 빛B는자홍색이다.

ㄷ. 빛 A와 B를눈으로직접보면각각한가지색

으로보인다.

보기

B

#지도서(124~155) ok 2012.8.21 11:0 AM 페이지152 DK

Ⅱ단원 | 빛과파동

Ⅱ빛과파동 153

다음과 같은 관찰을 하였을 때 확인할 수 있는 빛의 성

질은?

10

거울에대한설명으로옳지않은것은?

①평면거울을통해보는상의크기는실물과같다.

②오목거울로거꾸로선상을볼수있다.

③오목거울로빛을한곳에모을수있다.

④볼록거울로확대된상을볼수있다.

⑤볼록거울의상은항상똑바로선상이다.

11

그림과같이거울앞에한점으로된물체가있다. 12

그림은 햇빛이 프리즘을 통과하여 무지개 색으로 나누

어지는모습을나타낸것이다.

08

렌즈에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대

로고른것은?

13

①빛의합성 ②빛의분산 ③빛의직진

④빛의반사 ⑤빛의굴절

•구름사이로햇살이비치는모습을볼때

•등대의불빛이나아가는모습을볼때

•그림자가생기는모습을볼때

이에대한설명으로옳지않은것은?

①햇빛은여러가지색의빛이합성된것이다.

②무지개와같은색의띠를스펙트럼이라고한다.

③햇빛은사람의눈에보이는모든색의빛을포함하고

있다.

④햇빛의 스펙트럼은 흰색 빛을 분광기로 보았을 때와

비슷하다.

⑤햇빛을노란색감귤에비추면파란색영역의빛은반

사되고빨간색과초록색영역의빛은흡수된다.

프리즘

백색광

거울

물체

E

A

B

CD

⑴이물체의상의위치를그림에표시하시오.

⑵점A`~`E의위치에서거울을통해물체를볼때물체

의상을볼수없는위치를있는대로고르시오.

①ㄱ ②ㄴ ③ㄱ, ㄴ

④ㄱ, ㄷ ⑤ㄱ, ㄴ, ㄷ

ㄱ. 빛은렌즈를통과할때굴절한다.

ㄴ. 오목렌즈를통해서거꾸로선상을볼수있다.

ㄷ. 볼록렌즈를통해축소된상을볼수있다.

보기

흰색 벽에 그림과 같이 세 가

지 색의 빛을 비추었을 때

(가)와 (나)에 나타나는 색을

순서대로옳게짝지은것은?

(가) (나)

①흰색⋯ 청록색

②흰색⋯ 노란색

③검은색 연두색

④검은색 청록색

⑤주황색 흰색⋯

07

초록색 파란색

㈎

빨간색

㈏

그림 (가)는 루페를 사용하여 컴퓨터 화면의 흰색을 본

것이다. 같은방법으로보았을때그림 (나)와같이나타

나는화면의색은무엇인지쓰시오.

09

(가) (나)

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154 각론

그림과 같이 볼록 렌즈 초점의 양쪽에 물체 A와 B가

놓여있다.

14

다음은‘퐁당퐁당’이라는동요의일부이다.15

그림 (가)와 (나)는용수철의파동을나타낸것이다.17

그림 (가)와 (나)는 파동을 표시한 그래프이다(̀단, y는

매질 위 한 점의 진동 중심으로부터의 높낮이를 나타낸

것이다).

18

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로

고르시오.

초점

볼록 렌즈

A B 초점

ㄱ. A는작고거꾸로선상으로보인다.

ㄴ. B는크고똑바로선상으로보인다.

ㄷ. A의상은렌즈의오른쪽에맺히고, B의상은렌

즈의왼쪽에있는것처럼보인다.

보기

위가사중파동의발생과전달, 파동이에너지를전달하

는내용으로비유할수있는구절을찾아쓰시오.

⑴파동의발생:

⑵파동의전달:

⑶에너지의전달:

4 3

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

G GC C

우 리 누 나 손 등 을 간 질 여 주 어 라

(가)

O

yA

B

C 거리 O

yD

E

F 시간

(가) (나)

(나)

이에대한설명으로옳지않은것은?

①소리는(나)와같은파동이다.

②물결파는(가)와같은파동이다.

③(나)와같은파동을종파라고한다.

④(가)는진행방향과매질의진동방향이나란하다.

⑤전파는(가)와같은파동으로매질이없어도전달된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로

고르시오.

ㄱ. (가)는어느한순간의매질의위치를나타낸것

이다.

ㄴ. (나)는매질위한점의진동모습을시간에따라

나타낸것이다.

ㄷ. A는파장, B, E는진폭, D는진동수를나타낸다.

보기

그림과 같이 팔짱을 낀 사람들이 앉았다 일어서기를 반

복하는활동은멀리서보면파동의전달과비슷하다.

16

이활동에서사람에비유되는것은무엇인지쓰시오.

사람이 목소리를 듣는 과정에 대한 설명으로 옳지 않은

것은?

①우주공간에서도소리는전달된다.

②목소리는성대의진동으로만들어진다.

③소리는공기를진동시키면서나아간다.

④소리가귀에들어가면고막을진동시킨다.

⑤사람이들을수있는음파의진동수는 20`~20,000 Hz

이다.

19

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Ⅱ단원 | 빛과파동

Ⅱ빛과파동 155

그림과 같이 물결파 실험 장

치에 아크릴 막대를 비스듬히

놓고 직선파를 발생시켜 파동

의모양을관찰하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것

을 <보기>에서있는대로고른것은?

20 그림과같은피아노건반 A를눌렀을때의소리를나타

낸음파가 (가)와같았다.

23

그림 (가)~(라)는 바이올린, 실로폰, 피리, 하모니카의

‘솔’소리를 같은 세기로 녹음한 음파를 나타낸 것이다

(단, 가로축은 시간, 세로축은 진동 중심으로부터의 상

대적인거리를나타낸다).

24

그림은 물의 깊이에 따라 방향이 꺾여 나아가는 물결파

를나타낸것이다.

21

그림과 같이 종이 위에

설탕을 뿌려 놓고 막대

로 친 소리굽쇠를 가까

이 가져가면, 종이 위

의 설탕 알갱이들이 튀

어 오르는 모습을 관찰할 수 있다. 이를 통해 알 수 있

는사실을쓰시오.

22

아크릴 막대

파동 발생기

①ㄱ ②ㄴ ③ㄷ

④ㄴ, ㄷ ⑤ㄱ, ㄴ, ㄷ

ㄱ. 파동의굴절을알아보기위한실험이다.

ㄴ. 아크릴막대에닿은물결파는진동수가달라진다.

ㄷ. 자동차의후방감지기도이현상을이용한것이다.

보기

입사각

㈎ ㈏

굴절각

경계면

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로

고른것은?

①ㄱ ②ㄴ ③ㄷ

④ㄱ, ㄴ ⑤ㄴ, ㄷ

건반 B를 눌렀을 때의 소리를 나타낸 음파(㉠)와 건반

A를 더 세게 눌렀을 때의 소리를 나타낸 음파(㉡)를 옳

게짝지은것은?

㉠ ㉡ ㉠ ㉡

①(가) (나) ② (나) (나)

③ (나) (다) ④ (다) (나)

⑤ (다) (다)

A B

어느장소에서나는소리를

녹음한음파가오른쪽그림

과 같았다면 이 소리는

(가)~(라) 중 어느 소리에

가까운가?

①(가) ② (나) ③ (다)

④ (라) ⑤ (마)

(가) 바이올린‘솔’ (나) 실로폰‘솔’

(다) 피리‘솔’ (라) 하모니카‘솔’

(가) (나) (다)

ㄱ. (가)의물이얕고, (나)의물이깊다.

ㄴ. (가)의파장이(나)의파장보다길다.

ㄷ. (가)의주기가(나)의주기보다길다.

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