파동

이 문서는 물리학에 관한 것입니다. 대구광역시 수성구의 동(洞)에 대해서는 파동 (대구) 문서를 참조하십시오.

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.

물방울에 의한 파동

호수에 돌멩이를 던지면 돌멩이가 빠진 곳이 흔들리고 그곳으로부터 물결이 퍼져나가는 것을 볼 수 있다. 그러나 물의 x축 방향의 이동은 없고 y축으로의 움직임만이 전파된다. 또한 이 때 생기는 파동은 구면파이며 횡파이다.

매질이 파동 방향과 수직인 방향으로 움직이는 파동을 횡파(transverse wave)라고 하며, 파동 진행 방향으로 매질을 압축하고 팽창시키는 파동을 종파(longitudinal wave)라고 한다. 음파는 종파인데 이 경우 공기의 압축과 이완이 파동의 방향과 같은 방향으로 형성된다. 횡파인 물결파와 마찬가지로 x축 방향으로 매질(물질)의 이동은 없으며 매질의 움직임(변위)도 x축 방향인 것만 다르다.

상세

매질 내의 한 점에서 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 시간과 공간으로 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 것이 파동이다.

참고 문헌

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

같이 보기

• 횡파
• 종파
• 사인파
• 파동 방정식
• 도플러 효과
• 위상 속도
• 파도타기 응원

외부 링크

• “진동과 파동”. 《네이버캐스트》.