파동의 표현

파면

2차원 파동의 움직임을 평면 위에 그림으로 묘사하는 것은 쉬운 일이 아니다. 어떤 순간의 파동의 전모는 공간의 2차원과 파동량을 각 공간에 수직으로 그려야 하므로 3차원의 도형이 된다. 만일 파동이 단순한 조화파라면 보다 쉽게 이를 표현할 수 있다. 조화파의 경우 파동이 사인함수의 꼴을 하고 있으므로 마루나 골들만 표시하여도 그 중간 지점들은 사인함수로 부터 쉽게 유추할 수 있기 때문에 비록 진폭의 정보는 없어지더라도 파동의 행동을 잘 파악할 수 있게 된다.

파동을 마루로 대표시켜 나타낼때 이 마루를 연결한 선이나 면을 파면(wave front), 혹은 파동앞면이라 한다. 실제로 2차원의 파동인 경우 마루를 이어주면 곡선이 되어 파선이라 해야 마땅하지만 3차원 파동의 경우에는 면을 이루게 되므로 파면이라고 같이 부른다.

원형파의 경우 파면이 발생 지점을 중심으로 한 원을 이루게 되어 그 파면의 형태로 부터 원형파라는 이름을 붙인 것이다. 또한 평면파는 파면이 서로 평행인 직선이 되어 직선파라고 하는 적절하지만 3차원 파동에서와 같이 평면파라고 하였다.

한 파면은 시간이 지남에 따라 적절한 형태로 이동한다. 파의 범위가 원형파에서처럼 점점 넓어진다면 파의 진폭은 줄어들 것이고, 좁아진다면 늘어날 것이다. 이렇게 파동의 행동을 그 파면만으로도 대강 파악할 수 있기 된다. 더구나 파면은 그 파면에 수직한 방향으로 진행을 하는 것처럼 보이는 데 근사적인 행동특성이 호이헨스 원리로 알려져 있다.

_ 호이헨스 원리_ 파동량_ 진폭