[Day 15] 파동의 성질과 굴절 (Waves & Refraction)

[Day 15] 파동의 성질과 굴절 (Waves & Refraction)

목표: 파동의 기본 요소 암기 및 굴절 법칙(스넬의 법칙) 완벽 이해

01. 파동의 표시와 속력

파동은 매질이 이동하는 것이 아니라 에너지만 전달되는 현상입니다. 다음 핵심 요소들의 관계를 외우세요.

• 파장(λ): 마루에서 마루, 또는 골에서 골까지의 거리
• 진동수(f): 1초 동안 진동하는 횟수 (단위: Hz)
• 주기(T): 1회 진동하는 데 걸리는 시간 (T = 1/f)

파동의 속력: v = f λ = λ / T

💡 합격 Tip: 파동이 다른 매질로 이동해도 진동수(f)는 절대 변하지 않습니다! 속력이 변하면 파장만 변합니다. 이 개념이 굴절 문제의 핵심입니다.

02. 파동의 굴절과 굴절률

파동이 다른 매질로 들어갈 때 속력이 변하면서 진행 방향이 꺾이는 현상입니다.

굴절 법칙 (스넬의 법칙):

n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂
(n: 굴절률, θ: 입사각/굴절각)

• 굴절률이 큰 매질(매질이 빽빽함)일수록 속력은 느리고 파장은 짧습니다.
• 속력이 느린 곳으로 갈 때 각도(θ)는 작아집니다.

03. 전반사와 임계각 (★매년 출제★)

빛이 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 진행할 때, 굴절되지 않고 100% 반사되는 현상입니다.

전반사가 일어날 조건:

1. 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 (예: 물 → 공기)
2. 입사각이 임계각(θ_c)보다 클 때

임계각 공식: sinθ_c = n_작은것 / n_큰것

✍️ 기출문제 맛보기 (유사 유형)

문 1. 파동의 속력과 진동수 (기출 유사)

매질 A에서 파장이 2m, 속력이 10m/s인 파동이 매질 B로 입사하여 속력이 5m/s가 되었다. 매질 B에서 이 파동의 진동수와 파장은?

정답: 5Hz, 1m
(해설: 1. 진동수 f = v/λ = 10/2 = 5Hz. 매질이 변해도 진동수는 불변!
2. 매질 B에서 λ = v/f = 5/5 = 1m)

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문 2. 전반사의 특징 (서울시 유사)

광섬유를 통해 정보를 전달할 때 이용되는 물리 현상과 그 특징으로 옳은 것은?

정답: 전반사, 코어의 굴절률이 클수록 잘 일어난다.
(해설: 광섬유는 중심부인 코어의 굴절률을 주변부인 클래딩보다 크게 하여 전반사 현상을 이용합니다.)

✅ 15일차 마무리 체크리스트

• 파동의 속력 공식 v = fλ를 암기했는가?
• 매질이 변해도 진동수(f)는 일정하다는 사실을 알고 있는가?
• 굴절률이 큰 매질에서 속력과 파장이 작아짐을 이해하는가?
• 전반사가 일어나는 두 가지 조건을 설명할 수 있는가?

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