물리 실험 -음파의 성질 -예비 보고서

소개글

물리 실험 -음파의 성질 -예비 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험 목적

2.실험 원리

3.실험 기구 및 재료

4.실험방법 및 구상

본문내용

C음은 523.26Hz, 그 다음은 1046.52Hz가 됩니다. 한 옥타브 사이를 12음계에서는 12계단의 등비배분하므로 한 계단, 즉 반음씩 올라갈 때마다 주파수가 21/12 = 1.0595배씩 증가합니다. 게 들리는 이유는 그 주파수의 비가 1 : 1.2599 : 1.4983 로서 정수비 4 : 5 : 6 에 가깝기 때문입니다.
<소리의 크기>
파동이 전파될 때 에너지도 같이 전파된다. 에너지가 전달되는 비율을 단위시간당 단위면적당의 에너지로 나타내어 이를 파의 세기(intensity)라고 합니다. 원의 파동인 경우 어느 순간 어떤 단면을 단위시간당 통과하는 에너지는 일률의 단위가 되는데 이를 다시 그 통과한 단면적으로 나누어 파의 세기라 하는 것이죠. 2차원의 파동인 경우 단위 길이를 통과하는 것으로 계산하고, 1차원의 경우에는 통과하는 단면이 점에 불과하여 단위시간당의 에너지를 파의 세기를 정의하게 됩니다. 소리의 경우도 다른 3차원 파동과 마찬가지로 그 세기를 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
이에따라 소리의 세기는 W/m2의 단위를 가지게 됩니다.
한 점으로부터 발생되어 방사상으로 균등하게 퍼져 나가는 파동의 경우 그 파원으로부터의 거리가 멀어지면 파가 점유하는 공간은 거리의 제곱에 비례하여 점점 커지게 됩니다. 따라서 파의 세기는 다음과 같이 거리의 제곱에 반비례하게 되는 것이죠.
여기서 P는 파원에서 단위시간당 방출되는 에너지이고, A는 그 파동의 에너지가 퍼져있는 구의 표면적이 입니다.
그림에서 거리가 멀어질수록 면적이 제곱에 비례하여 커지는 것을 보여준다.
이에따라 파원으로부터의 거리가 각각 R1, R2인 지점에서의 파의 세기는 다음과 같이 거리의 역비의 제곱이 됩니다.
소리의 세기는 우리 귀로 들을 때 소리의 강약으로 느껴집니다. 세기에 따라 큰 소리, 작은 소리로 들리는데 우리 귀로 겨우 들을 수 있는 작은 소리는 10-12 W/m2 정도입니다. 이를 가청한계(threshold of hearing)라 하죠. 한편 소리가 매우 커지면 우리는 고통을 느끼기 시작하는데 이를 고통한계(threshold of pain)라 합니다. 이 둘의 비는 다음과 같이 1조(1012) 배로, 센서로서 귀의 능력이 엄청나다고 할 수 있겠습니다.
그러나 귀는 그 구조상 세기가 두 배로 커진다고 두 배로 큰 소리로 듣는 것은 아닙니다. 대체로 10배의 세기가 되었을 때마다 한 단계씩 큰 소리로 듣는데 이에 따라 소리의 크기를 청각 즉 우리 귀의 감각으로 표시하자면 세기에 로그의 척도를 적용해야 합니다. 청각을 포함해서 사람의 감각은 주어진 자극의 물리량이 아니라 그 로그에 비례한다는 베버-페흐너의 법칙에 따릅니다. 소리의 경우 그 세기의 로그값을 벨(bel)이라 하며 귀의 가청범위는 0~12 bel 입니다. 즉 1 bel이 커지면 10배의 세기가 되고, 우리 귀로는 한 단계 큰 소리로 듣게됩니다. 보통 소리의 세기는 이 벨을 10배하여 데시벨(decibel)로 표시합니다.
3. 소리의 종류
소리라는 것은 일반적으로 여러 가지 주파수로 구성되어 있습니다.
①순음 (pure tone)
오직 한개의 주파수를 갖는 진폭이 일정한 소리로서 한개의 선스펙트럼으로 표시되며 그 음압의 파형은 정현파이다. 단일 스펙트럼으로서 자연계에서는 발생하지 않는다.
②복합음 (complex sound)
주파수가 다른 순음의 집중으로 순음이외의 소리를 말한다.
③기본음 (fundamental tone)
주기적인 복합음때에 그 주기에 상당하는 주파수를 순음, 빚기성때는 그 주파수 성분의 최소의 것을 말한다.
④고조파 (harmonic)
주기적인 복합음의 각 성분중 기본음 이외의 것을 말한다. 또는 배음이라고 한다.
⑤단음 (simgle tone)
한개의 기본음과 정수배의 배음에서 나는 것인데, 음악의 소리는 대부분 단음으로 되어있다. 예를들면, 피아노 한 개의 키를 눌렀을때 나는 소리이다.
⑥협화음 (consonance)
단음의 집합으로 각기 배음의 주파수가 같은 것이 많을 때 이것을 잘 협화하는 것을 말한다.
⑦핑크노이즈 (pink noise)
단위 주파수 대역에 포함시킨 성분의 세기가 주파수에 반비례되는 성질을 가진 잡음.
⑧백색잡음 (white noise)
이 파형 속에는 모든 주파수의 성분이 일정한 크기로 들어가 있다. 소리 자체는 아주 많은 사람의 박수소리 같은 잡음이다. 백색잡음은 음향측정에 사용한다.
⑨잡음 (noise)
주기성이 없는 부분음에 분해되지 않는 소리

키워드

음파,   성질,   물리,   실험,   예비,   보고서