파동·빛
파장·소리·반사·굴절·간섭

파동은 "매질의 진동이 전달되는 현상"이에요. ① 파동의 3대 요소: 파장 (λ·한 주기의 길이·단위 m)·진동수 (f·1초당 진동 횟수·단위 Hz)·진폭 (A·진동의 최대 크기·소리의 "크기"·빛의 "밝기"). ② 핵심 공식: v = fλ (속도 = 진동수 × 파장). 한 매질에서 파동의 속도는 일정·진동수가 크면 파장이 짧음. ③ 횡파 vs 종파: 횡파 = 진동 방향과 진행 방향이 수직 (빛·물결파). 종파 = 진동 방향과 진행 방향이 평행 (소리·용수철의 진동). ④ 주기 (T): 한 번 진동에 걸리는 시간. T = 1/f. 단위 s. ⑤ 매질에 따른 파동 속도: 소리는 고체 (5,000m/s) > 액체 (1,500m/s) > 기체 (340m/s). 빛은 진공에서 가장 빠름 (3×10⁸ m/s). ⑥ 파동 그래프 해석: y-x (특정 순간의 파동 모양)·y-t (특정 위치에서 시간에 따른 진동). 두 그래프 구분이 시험 단골. 초등에서는 "진동·파장" 기본 개념, 중등에서 횡파·종파 구분, 고등에서 v=fλ 정량 분석. 1:1 과외에서 그래프 해석 시연 추천.

소리는 우리가 가장 익숙한 종파예요. ① 소리의 발생: 물체의 진동 → 공기 압축·팽창 → 종파 전달 → 귀의 고막 진동. ② 소리의 3요소: 세기 (진폭에 비례·dB)·높낮이 (진동수에 비례·Hz)·맵시 (파형의 모양·악기 구분). 사람 가청 주파수 = 20~20,000Hz. 초음파 (>20kHz·박쥐·돌고래·의료)·초저음파 (<20Hz·코끼리·지진). ③ 음속: 공기 중 약 340 m/s (15℃)·온도 ↑ → 음속 ↑. 빛이 먼저 보이고 천둥은 늦게 들리는 이유 (번개 후 1초 = 약 340m). ④ 공명 (Resonance): 두 물체의 고유 진동수가 같으면 큰 진동 발생. 그네 밀기·악기·맥놀이·기타 줄. 1940 타코마 다리 붕괴 (바람과 공명)도 사례. ⑤ 도플러 효과: 음원과 관찰자의 상대 운동에 따라 진동수 변화. 다가올 때 진동수 ↑ (높은음)·멀어질 때 ↓ (낮은음). 응급차 사이렌이 다가오고 멀어질 때 음 변화. 천체 적색편이 (멀어지는 별·우주 팽창의 증거)도 도플러. 초3 '소리의 성질'에서 입문, 중2에서 음의 3요소, 고등에서 도플러·공명 정량 분석. 시험에서 도플러 효과 단골 출제.

빛은 가장 친숙한 전자기파예요. ① 빛의 직진: 그림자·일식·월식의 원리. 핀홀 카메라. ② 반사 (Reflection): 거울에 빛이 부딪혀 되돌아옴. 입사각 = 반사각 (반사의 법칙). 평면거울 (실제와 같은 크기·반대 방향)·오목거울 (모음·자동차 헤드라이트)·볼록거울 (펼침·자동차 사이드미러). ③ 굴절 (Refraction): 빛이 다른 매질로 들어갈 때 속도와 방향이 변함. 빨대가 물에 꺾여 보이는 이유. 굴절률 n = 진공의 빛 속도 / 매질의 빛 속도. 공기 1.0·물 1.33·유리 1.5·다이아몬드 2.4. 스넬의 법칙: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂. ④ 전반사 (Total Internal Reflection): 빛이 밀한 매질에서 소한 매질로 갈 때 임계각 이상이면 100% 반사. 광섬유 통신·다이아몬드 광채·신기루의 원리. 광케이블 = 5G·인터넷의 핵심 인프라. ⑤ 렌즈 (Lens): 볼록 렌즈 (모음·돋보기·카메라·눈)·오목 렌즈 (펼침·근시 안경). 렌즈 공식 1/f = 1/a + 1/b·배율 m = b/a. ⑥ 빛의 분산: 프리즘으로 빛 분리·무지개 (물방울에서 분산·반사). 초5 '빛의 성질'에서 입문, 중2에서 반사·굴절, 고등에서 스넬의 법칙·렌즈 정량. 시험에서 굴절·전반사 단골.

간섭과 회절은 빛이 "파동"임을 증명하는 현상이에요. ① 간섭 (Interference): 두 파동이 만나 합쳐지는 현상. 보강 간섭 (마루+마루 = 진폭 ↑·밝음)·소멸 간섭 (마루+골 = 진폭 0·어두움). 위상 차이가 0·2π·4π = 보강·π·3π = 소멸. ② 영의 이중슬릿 실험 (1801·Young): 빛을 두 슬릿에 통과 → 스크린에 밝고 어두운 줄무늬. 빛이 파동임을 증명한 결정적 실험. 줄무늬 간격 Δy = λL/d. ③ 박막 간섭: 비누방울·기름막의 무지개색. 박막의 두께·빛의 파장에 따라 색 다름. 안경 코팅 (반사 줄임)·렌즈 코팅에 응용. ④ 회절 (Diffraction): 파동이 장애물·구멍을 만나 휘어 나아감. 작은 틈일수록 회절 ↑. CD·DVD 표면의 무지개색·광학 렌즈의 회절 한계. ⑤ 편광 (Polarization): 횡파에서만 일어남. 빛은 횡파라 편광 가능 (소리는 종파라 불가능). 편광 선글라스·LCD 디스플레이·3D 영화의 원리. ⑥ 간섭·회절은 "빛의 파동성" 증거·후에 광전효과는 "입자성" 증거 (현대물리 양자 이중성). 고등에서만 본격 학습. 시험에서 "이중슬릿"·"박막 간섭"·"편광 응용" 단골.