파동

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물방울에 의한 파동

물리학에서 파동(波動, 영어: wave)은 매질을 통해 운동이나 에너지가 전달되는 현상이다. 에너지는 시간이 지나면 공간상으로 퍼져나가지만 매질 자체는 운동을 매개할 뿐 이동하지 않는다. 그러나 파동은 매질의 존재와 상관없이 정의되어야 한다. 전자기파는 매질 없이 전달되는 파동이며, 양자역학에서는 물질의 기본 성질로 파동성을 이야기하며, 매질 없이 정의되는 근본적인 개념이다.

호수에 돌맹이를 던지면 돌맹이가 빠진 점이 흔들리고 그곳으로부터 물결이 퍼져나가는 것을 볼 수 있다. 그러나 물의 이동은 없고 물의 움직임만이 전파된다. 이처럼 파동은 자연계 많은 곳에서 볼 수 있다.

매질이 파동 방향과 수직인 방향으로 움직이는 파동을 횡파(transverse wave)라고 하며, 파동 진행 방향으로 매질을 압축하고 팽창시키는 파동을 종파(longitudinal wave)라고 한다.

매질 내의 한 에서 생긴 매질의 진동 상태가 매질을 통해서 퍼져 나가는 현상을 말한다. 공간상의 한 점에서 서로 순환적으로 변환되는 두 가지 형태의 에너지가 존재할 때, 이를 진동자(振動子, oscillator)로 볼 수 있다. 파동은 시간공간으로 주어지는 한 점에서 정의되는 물리량 g(t,x)이 변화하는 것이다. 주변에 있는 다른 한 점이 이와 동일한 성질을 가지면, 이 두 진동자 간에 커플링(coupling)이 일어나고, 시간의 흐름과 함께 에너지가 주변의 진동자로 전파될 수 있다. 이러한 식으로 에너지가 퍼져나가는 것을 파동이라고 한다.

참고 문헌[편집]

  • Graham W. Griffiths, William E. Schiesser (2009년). Linear and nonlinear waves. 《Scholarpedia》 4 (7): 4308. doi:10.4249/scholarpedia.4308.

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