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과학

간섭 (파동)

간섭 (파동)과학
영문명
Interference
기본 원리
파동의 중첩
보강
위상이 맞아 진폭이 커지는 경우
상쇄
위상 관계로 진폭이 줄어드는 경우
주요 조건
안정적인 위상 관계와 결맞음
간섭은 파동들이 겹칠 때 위상 관계에 따라 합성 진폭과 세기 분포가 달라지는 현상이다. 한 위치의 상쇄를 전체 에너지가 사라지는 것으로 해석해서는 안 된다.

진폭을 더하는 규칙

선형적인 파동에서는 같은 지점에서 각 파동의 변위를 더해 합성 변위를 구할 수 있다. 같은 크기의 파동이 같은 위상으로 겹치면 진폭이 커지고 반대 위상이면 줄어든다.

세기는 진폭과 일반적으로 제곱 관계에 있으므로 개별 세기를 단순히 더하는 것만으로 모든 결과를 설명할 수 없다. 중첩할 때 생기는 위상 관련 항이 중요하다.

밝고 어두운 무늬의 위치

같은 파원이 두 경로를 거쳐 도달하면 경로 차이가 위상 차이를 만들 수 있다. 관측 지점에 따라 그 차이가 달라지면 밝고 어두운 영역이 번갈아 나타난다.

두 경로의 길이만이 위상 차이의 원인은 아니다. 지나온 매질과 반사에서 생긴 위상 변화도 고려해야 한다. 조건을 생략한 길이 공식은 적용 범위가 제한된다.

에너지가 없어지는 것은 아니다

상쇄되는 지점에서는 진폭과 세기가 작아질 수 있지만 다른 위치에서는 보강이 일어날 수 있다. 전체 에너지의 흐름과 분포를 함께 보면 보존과 양립한다.

능동 소음 제어도 특정 공간과 주파수 범위의 소리를 줄이는 원리를 이용한다. 한 점에서의 상쇄가 모든 방향과 모든 위치에서 동일하게 일어나는 것은 아니다.

무늬가 유지되는 조건

위상 관계가 시간에 따라 불규칙하게 바뀌면 안정적인 간섭 무늬를 관측하기 어렵다. 광원의 스펙트럼과 공간적 특성, 측정 시간이 결과에 영향을 준다.

서로 독립적인 두 조명의 빛이 단순히 겹친다고 언제나 선명한 줄무늬가 보이지 않는 이유다. 간섭 가능성과 눈에 보이는 안정된 무늬의 관측 조건을 구분해야 한다.

관련 문서

파동 / 회절 / 빛