고등학교 1~2학년 (15-17세)

물리학I 파동의 성질

호수에 돌을 던지면 물결이 퍼져 나가지만 물이 멀리 흘러가는 것은 아니고, 물은 제자리에서 오르내리며 흔들림과 에너지만 옆으로 전해져요. 이렇게 진동이 퍼져 나가는 것이 파동이에요. 진동 방향이 진행 방향에 수직이면 횡파, 나란하면 종파이고, 파동의 속력 v 는 진동수 f 와 파장 λ 의 곱 v = fλ 예요. 같은 매질에서는 속력이 정해져 있어서 진동수를 높이면 그만큼 파장이 짧아져요. 두 파동이 겹치면 변위가 더해지는데, 위상차에 따라 서로 키우는 보강 간섭이나 서로 지우는 상쇄 간섭이 일어나요.

파동이란

🌊 물결이 전하는 것

①호수에 돌을 던지면 물결이 둥글게 퍼져 나간다

②물 위에 뜬 나뭇잎은 제자리에서 오르내릴 뿐 물결을 따라 멀리 가지 않는다

③파동은 한 곳의 진동이 이웃으로 차례차례 전해지며 에너지를 나르는 현상이다

④매질은 제자리에서 진동만 하고, 멀리 옮겨 가는 것은 진동과 에너지다

분류

횡파와 종파

구분	횡파	종파
진동 방향	진행 방향에 수직	진행 방향에 나란함
예	빛(전자기파), 줄을 따라 가는 파동, 지진의 S파	소리, 용수철을 앞뒤로 흔든 파동, 지진의 P파
매질	줄의 파동은 매질이 필요하고 빛은 필요 없다	필요하다(소리는 진공에서 전해지지 않는다)
특징	편광이 있다	빽빽한 곳과 성긴 곳이 번갈아 생긴다

횡파와 v = fλ

진동수 f5 Hz

진폭 A5 (상대 눈금)

파동의 속력

v = fλ

파동의 속력(m/s) = 진동수(Hz) × 파장(m)

💡 왜 v = fλ 인가

①파원이 1 초에 f 번 진동하면 그동안 파동이 f 개 만들어진다

②파동 하나의 길이가 λ 이므로, 1 초 동안 파동이 나아간 거리는 f × λ 이고 이것이 속력 v 다

③속력은 매질에 따라 정해지므로, 그림에서 진동수를 바꾸면 v = 100 m/s 는 그대로이고 파장이 λ = v/f 로 바뀐다

④진폭 A 는 화면의 상대 눈금이다. A 가 커지면 파동이 나르는 에너지(소리라면 크기)가 커지지만 속력과 파장은 그대로다

중첩과 간섭

위상차 φ0°

주기와 진동수

T = 1f

주기(s)는 한 번 진동하는 데 걸리는 시간으로, 진동수(Hz)의 역수다

🔑 중첩의 원리

①두 파동이 만나는 곳의 변위는 두 변위를 더한 값이다(중첩의 원리)

②위상차가 0° 이면 마루와 마루가 겹쳐 진폭이 두 배가 된다(보강 간섭)

③위상차가 180° 이면 마루와 골이 겹쳐 진폭이 0 이 된다(상쇄 간섭)

④그 사이의 위상차 φ 에서 합성파의 진폭은 한 파동 진폭의 2|cos(φ/2)| 배다

⑤두 파동은 서로 지나간 뒤 원래 모양 그대로 제 갈 길을 간다

파동의 네 가지 성질

🔄 반사, 굴절, 간섭, 회절

①반사: 파동이 경계면에서 되돌아오며, 입사각과 반사각이 같다

②굴절: 매질이 바뀌면 속력이 달라져 진행 방향이 꺾인다

③간섭: 두 파동이 겹쳐 서로 키우거나 지운다

④회절: 파동이 장애물 뒤나 좁은 틈 너머로 돌아 들어가며, 파장이 길수록 잘 돌아 들어간다

⑤이 네 가지는 빛, 소리, 물결 등 모든 파동에 공통이다

예제로 익히기

예제 1

진동수 50 Hz, 파장 4 m인 파동의 속력은?

파동의 속력 공식 v = fλ 를 쓴다.

v = fλ

f = 50 Hz, λ = 4 m 를 넣는다.

v = 50 × 4 = 200 m/s

▸ 200 m/s

1 초에 파동이 50 개 생기고 하나의 길이가 4 m 이므로, 파동은 1 초에 200 m 나아간다.

예제 2

속력 340 m/s인 음파의 주기가 0.002 s일 때, 이 음파의 파장은?

먼저 주기의 역수로 진동수를 구한다: f = 1/T.

f = 1T = 10.002 = 500 Hz

v = fλ 에서 λ = v/f 를 계산한다.

λ = vf = 340500 = 0.68 m

▸ 0.68 m

주기 T 가 주어지면 f = 1/T 로 진동수부터 구한 뒤 v = fλ 에 넣는다.

정리

파동의 핵심 식

v = fλ = λ/T

속력 = 진동수 × 파장 = 파장 ÷ 주기

수능 유형 변형

같은 매질에서 진행하는 파동의 진동수를 2배로 높이면 파장은 어떻게 변하는가?

①2배가 된다

②4배가 된다

③변하지 않는다

④12배가 된다

⑤14배가 된다

▸ ④ 12배가 된다

같은 매질에서는 속력 v 가 일정하므로, v = fλ 에서 f 와 λ 는 반비례한다.

v = fλ = 일정

f 가 2 배가 되면 λ 는 절반이 된다.

λ = vf ⇒ f×2 ⇒ λ÷2

🎯 시험 포인트

①v = fλ 는 파동의 속력, 진동수, 파장을 잇는 기본 식이다

②파동의 속력은 매질에 따라 정해지고 진동수나 진폭과는 관계없다

③횡파는 진동 방향이 진행 방향에 수직(빛)이고, 종파는 나란하다(소리)

④중첩의 원리에 따라 합성 변위는 각 변위의 합이다

⑤반사, 굴절, 간섭, 회절은 모든 파동의 공통 성질이다

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마지막 수정 2026-10-17

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