Wave Velocity   파동 속도, 전파 속도

(2020-04-23)

Light Velocity, 광속, 빛 속도, 광 속도, 전자기파 속도

1. 파동 속도에너지를 실어나르는 속도
     - 파동질량 입자의 이동 속도가 아님 (실제 매질이 움직이는 것이 아님)

  ㅇ 자연에서 가장 빠른 속도는? 
     - 매질 없는 자유 공간에서 자연이 낼 수 있는 가장 빠른 속도 = (전자기파) 속도
        . 제약 없는 우주공간이 자연이 가장 빨리 내달릴 수 있는 최적 환경 임
           .. 즉, 광속은 더이상 빠를 수 없으므로 유한함 (자연의 속도 한계 =  속도)


2. 여러 파동 속도 표현(Light) 또는 전자파(E&M)의 속도
     - 자유공간속도 : 
[# v_o = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_o \mu_o}} = c = 3 \times 10^8 #]
[m/s] - 매질속도 :
[# v = \frac{1}{\sqrt{\epsilon \mu}} = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_o \mu_o}} \frac{1}{\sqrt{\epsilon_r \mu_r}} = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r \mu_r}} = \frac{c}{n} #]
[m/s] . (v : 파동 속도, ε : 유전율, μ : 투자율, c : 속도, n : 굴절률 ) . 매질을 지날 때의 속도는, 매질의 전기적(ε),자기적(μ) 성질에 영향 받음 - 자유공간(진공) 중 속도는, . 불변의 물리 상수(Physical Constant)로 간주되고, ☞ 상대론 참조 . 실험 측정에 의해 구해짐 ☞ 마이켈슨 간섭계 참조 . 1975년, 제15차 국제도량형총회(CGPM)에서 다음의 값으로 공식 결정 .. 즉, 자유공간 속도는, c = 299,792,458 [m/s (meter/sec)] - 파장(λ),진동수(f),광속(c) 간의 관계식 : c = f λ - 한편, 파장(λ)이 긴 파동일수록, 매질 속도는 빨라짐 ☞ 굴절률 참조 . 자유공간(진공) 내 속도는, 파장에 관계없이 동일하나, . 매질 속도는, 파장이 길수록 빨라짐 ㅇ 전송선로 상의 전압 또는 전류 파동 속도 - 무손실 균일 전송선로 : . (L,C : 단위길이당 분포소자 값) ㅇ 진동하는 끈의 속도 : - T : 장력, ρ : 단위길이 당 질량음파(Sound Wave)의 속도음속 (Speed of Sound) 참조 - 음파전자기파와 달리 반드시 매질이 있음 . 기체(공기 중 약 340 [m/s]) 보다는 액체, . 액체 보다는 고체에서 더 빠름 - 기체음속 : v = (p k ρ)1/2 = (k R T)1/2 . (p : 압력, k : 단열계수, ρ : 기체 밀도, R : 기체 상수, T : 온도) ㅇ 지진파(Seismic Wave)의 속도 - 보통, 수 km/s (수십 Hz) 3. 파동 속도의 공통 특징파동 속도(v), 주파수(f), 파장(λ) 관계 => 즉, 세 양(量)이 상호 연관적임 - 파동 속도 = 주파수 x 파장 ( v = f λ ) ㅇ 매질 특성(소밀)에 따라, 속도가 달라짐 - 은, 밀(密)한 물질일 수록 진행 속도가 느려짐 - 음파는, 밀(密)한 물질일 수록 진행 속도가 더 빠름 ㅇ 매질 특성(분산성)에 따라, 위상속도,군속도가 다르게 정의됨 - 분산 매질에서는, . 위상속도각 주파수성분 마다 달라지므로 단일 위상속도 없음 . 신호가 갖는 주파수 변동 범위가 상대적으로 좁은 경우에, 군속도를 정의하여 사용 - 비 분산 매질(진공)에서는, . 파동의 진행속도가 파장에 관계없이 일정한 값 v를 갖게되며, . 이때, 위상속도, 군속도, 파동 진행속도 모두가 같게 됨


[파동의 특성량] 1. 진폭 2. 주기 3. 파수 4. 파장 5. 주파수 6. 각 진동수 7. 파동 속도 8. 위상 속도 9. 군 속도 10. 포락선 11. 파동 임피던스 12. 파동 세기 13. 파동 에너지

 
        최근수정     요약목록     참고문헌