일반물리학실험 - 조화파의 합성(예비, 결과)

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일반물리학실험 - 조화파의 합성(예비, 결과)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

스위치를 적당하게 조정한다.)
b. 두 개의 파형을 관찰할 때
(1) 오실로스코프 모드(MODE)는 [DUAL], VOLTS/DIV 스위치는 [1V], TIME/DIV 스위치는 [1ms], AC-GND 스위치는 [GND]에 각각 선택한다.
(2) 오실로스코프 CH-1 INPUT(X) 입력단자에 입력 프로브에 함수 발생기 CH-1의 출력선을 연결하고 오실로스코프 CH-2 INPUT(Y) 입력 프로브에 함수 발생기 CH-2의 출력선을 연결한다.
(3) 함수 발생기에 전원을 넣고 Reset 버튼을 누르면 CH-1과 CH-2의 출력파형은 같은 진동수와 같은 위상을 갖는다.
(4) 오실로스코프의 CH-1과 CH-2의 AC-GND-DC 스위치를 각각 [AC], [GND]에 번갈아 선택하여 각각의 신호를 확인하고 신호가 중앙에 오도록 수직, 수평 위치 조정 노브를 조정한다.
(5) 오실로스코프의 XY MODE 버턴을 누르면 두 신호가 합성된 도형을 볼 수 있다.
(6) 함수 발생기 CH-2의 Phase 버튼을 여러번 눌러 위상이 만큼 변하는 횟수를 확인하고 한번 눌렀을 때 위상차의 변화가 얼마인지 기록한다.
(7) 함수 발생기의 CH-1과 CH-2의 Frequency 버튼과 Phase 버튼을 눌러서 원하는 진동수 비와 위상차를 만들어 도형이 어떻게 변하는지 관찰하고 모양을 그린다. (각각의 진동수비에 대해 Phase를 한번 누를 때마다 위상이 얼마만큼 변하는 지 관찰해야 한다.)
5. 측정값
a. 하나의 파형을 관찰할 때
진폭 : ,멀티미터로 측정한 실효전압 :
Reset
1
2
3
4
5
6
비 고
주기()
2.8
5.3
7.6
10.0
10.4
12.4
14.4
오실로스코프로 측정
진동수()
(1/주기)
353.4
188.7
131.9
100.4
96.2
80.7
69.4
진동수()
338.0
184.3
127.7
96.5
78.0
65.4
56.3
멀티미터로 측정
1.00
1.87
2.68
3.52
3.67
4.38
5.09
오실로스코프로 측정한 것의 비
b. 두 개의 파형을 관측할 때
1) 일 때, (Reset만 했을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 24번 ☞ 위상차의 변화 :
누른회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
위상차
0
위상차
0
누른회수
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
위상차
위상차
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
2) 일 때, (Reset후 1F 한번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 12번 ☞ 위상차의 변화 :
누른회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
3) 일 때, (Reset후 1F 세번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
4) 일 때, (Reset후 1F 세 번, 2F 두번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
5) 일 때, (Reset후 1F 네번, 2F 세번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
6) 일 때, (Reset후 1F 다섯번, 2F 세번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
7) 일 때, (Reset후 1F 다섯번, 2F 네번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
8) 일 때, (Reset후 1F 여섯번, 2F 다섯번 눌렀을때)
위상이 만큼 변하는 동안 위상변화 횟수 : 8번 ☞ 위상차의 변화 :
누른
회수
0
1
2
3
4
5
6
7
8
위상차
0
위상차
0
위상차
Lissajous 도형
위상차
Lissajous 도형
0
6. 실험 결과
위상차
진동수비
0
7. 질문 및 토의
(1) 이고 가 1:2일 때, 의 Lissajous 도형을 그리시오.
위상차
진동수비
0
(2) 각각의 진동수비에 대해 Phase 버튼을 누를 때 마다 변화되는 위상차가 다르다. 측정한 결과를 설명하시오.
일때는 Phase가 씩 변화되었고, 일때는 Phase가 씩 변화되었다. 그리고 나머지 진동수 비에 대해서는 phase가 씩 변화되었다.
그러나, 위의 값들은 위상변화가 가 될 때 까지의 Phase 버튼을 여러번 눌러서 평균한 값이고, 사실상 phase가 일정한 간격으로 변하는 것은 아니다. 그것은 오실로스코프 상에 나타나는 Lissajous 도형을 잘 보면 알 수 있다. 위상차를 0으로 놓았지만, 오실로스코프상에는 약간의 위상차가 있는 것처럼 보였기 때문이다.
8. 결론 및 검토
이번 실험은 서로 수직한 2개의 sine파를 합성하여 서로 다른 진동수 비와 위상차에 대한 Lissajous 도형을 그리고 조화파의 중첩원리를 이해하는 것이다.
특히 두 개의 sine파의 진폭은 같게 했고, 진동수와 위상차만을 달리 하였다. 함수 발생기의 Frequency 버튼을 누를 때마다 진동수(주파수)가 기본진동수에 대해 f/2, f/3, f/4, …, f/7로 변하게 된고, Phase 버튼을 누를 때마다 위상이 조금씩(진동수 비에 따라 다름) 변하게 되었다.
이를 이용하여, 오실로스코프의 축과 축에 두 개의 sine파를 수직으로 입력하여 진동수비와 위상차에 따라서 조화파의 합성을 관찰할 수 있었다.

키워드

일반물리학실험,   조화파의 합성,   조화파