물리 - 생활속의 물리

소개글

물리 - 생활속의 물리에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

하면서 전달되는 모습을 잘 보여주고 있지요?
*광섬유
광섬유는 광통신에서 중요한 열쇠입니다. 광섬유의 주요한 일은 정보를 가진 빛을, 정보의 손실을 최소화하면서 유도하는 것으로, 광섬유는 진공 상태에서 빛을 광속의 약 2/3 속도로 전달할 수 있는 유리로 된 가는 실입니다.
*내부반사
유리가 빛을 인도할 수 있을까요? 그 비밀은 완전한 내부 반사에 있습니다. 두 굴절되는 물체에 투사됨으로써, 빛을 한 점에서 다른 한 점으로 인도할 수 있습니다. 모든 내부 반사는 이 때문에 일어나게 됩니다. 위의 전반사에서 알아보았듯이 내부반사가 일어나는 이유는 다음과 같겠지요?
1. 광선이 밀도가 큰 쪽에서 밀도가 약간 작은 쪽으로 지나갔기 때문입니다. 이것은 유리가 공기보다 굴절률이 더 크기 때문에 생기는 경우입니다.
2. 투사각이 임계각보다 컸기 때문입니다. 파란 광선은 유리로 반사되고 빨간 빛은 굴절되었습니다.
- 빛을 장거리 유도하기
Step-Index 광섬유
step-index 광섬유는 중심이, 낮은 굴절률을 갖는 유리로 덮혀 있습니다. 광섬유와 연결된 광원은 섬유중심을 통해 빛을 투사하게 됩니다. 파란색이나 자홍색 빛만이 지그재그 경로를 따라서 인도될 것입니다. 그러나, 빨간빛과 같은 다른 빛들은 클래딩에서 굴절됩니다. 클래딩으로 전달된 빛은 적당한 상황에서 섬유로 인도될 수 있습니다. 이것은 클래딩모드라고 알려져 있는데, 클래딩모드로 전달된 빛은 급격히 약해지고, 장거리로 보았을 때 무의미해집니다.
- Graded-Index 광섬유
graded-index 광섬유는 굴절되는 index가 중심축을 따르는 거리에 따라 다양한 중심 유리로 이루어져 있습니다. step-index 광섬유와 같이, 중심유리는 더 작은 굴절률을 가지는 유리로 덮여있습니다.
- Graded Index 광섬유에서의 빛의 유도
광선은 graded-index 광섬유와 step-index 광섬유가 모든 내부 반사에 있어서 같은 방향 으로 전달됩니다. 그러나, 굴절률의 변화 때문에 광선이 계속적으로 섬유축 방향으로 방향을 돌리게 됩니다. 광선이 주기적으로 한 점으로 쏠리게 되겠지요.
- Graded-Index 광섬유 안에서의 인도
광선은 색깔이 바뀌는 것과 같이, 굴절률이 바뀜에 따라 계속적으로 방향을 돌린다.
* 신호감쇄
한 사람이 소리를 질렀을 때, 그 사람으로부터 더 멀리 떨어져 있는 노란 사람은 보라색 사람보다 더 작은 소리를 듣게 됩니다. 소리는 감쇄되지요. 비슷한 예로, 빛은 광섬유를 여행하며 감쇄됩니다. 광섬유로부터 나오는 빛은 초기에 전달된 정도보다 작습니다. 감쇄는 킬로 미터 당 데시벨로 나타내는데(dB/km). 이것은 광섬유의 투입, 산출량의 비율과 관련됩니다.
* 광섬유의 종류
단면적의 모양에 따라 같은 종류의 신호라도 다른 출력 신호가 나타나게 됩니다. 다음 그림은 단면적에 따른 광섬유의 종류와 신호의 형태를 보여주고 있습니다.
* 전반사 응용의 다른 예(프리즘)
◎ 음악과 소음의 차이
요즈음 우리는 음악을 이용해 심리치료를 하고 식물의 꽃을 탐스럽게 피도록 할 뿐 아니라 양계장의 알도 굵게 한다는 소식을 가끔 듣습니다. 이렇게 음악은 사람뿐만 아니라 동식물에게까지도 좋은 영향을 미치는 반면에 도로공사장 근처에 있는 돼지우리에서 소음 때문에 돼지가 떼 죽음을 하거나 닭이 알을 낳지 못한다는 이야기도 들립니다. 같은 소리인데 음악과 소음은 어떻게 다른 걸까요?
소리는 공기입자의 진동에 의해서 에너지가 전달되는 물리적 현상으로서 매질의 운동방향과 음의 전파방향이 동일한 종파(longitudinal wave)입니다. 소리는 줄이나 공기기둥, 면 등이 진동할 때 주위의 공기를 압축했다 희박하게 하는 과정을 되풀이하고 이런 공기의 소밀과정이 파동형태로 전파하여 귀로 전달되는 것을 느끼는 것입니다. 소음의 신호는 수학적으로 여러개의 sine함수의 합으로 구성되어 있으므로 신호분석을 통하여 소음의 특성을 규명할 수 있습니다.
소리는 공기나 물 금속 등 파동을 전달해주는 매질이 있어야 하는데 진동영역중 사람이 들을 수 있는 범위는 진동수 20-20,000Hz사이로 제한되어 있습니다. 20,000Hz 이상의 진동수를 갖는 초음파는 사람은 듣지 못하지만 박쥐나 돌고래 등은 이런 소리를 낼 뿐 아니라 들을 수도 있어서 초음파를 발생시킨 뒤 주변 물체로부터 반사되는 것을 인식해 장애물을 피해 나가는 반향위치 결정법으로 움직이기도 합니다. 초음파는 파장이 짧아서 물체로부터 반사되기 쉽고 물체에 관한 정보도 많이 가지고 나올 수 있기 때문에 초음파 진단기는 의학용으로도 쓰이고 있습니다. 반면에 20Hz 이하의 진동수를 가지는 진동은 극저음파라고 하는데 지진파가 대표적인 예입니다. 일부 동물은 이 영역의 소리를 들을 수 있어서 건물이 무너지기 전에 무리 지어 도망치곤 하는 것입니다. 소리 진동은 가정, 학교, 공장, 사무실등 모든 곳에서 발생하며 우리의 일상생활에서 불가피하게 접하게 됩니다. 소음진동이 일정수준을 초과하게 되면 우리의 생활환경을 파괴시켜 정신적, 신체적, 물질적 피해를 가져올 뿐아니라, 건축물, 교량, 기계시설등에 까지 영향을 미칩니다.
진동수와 함께 소리의 특성을 나타내는 것으로 소리세기의 정도가 있습니다. 소리세기의 정도는 계산이 복잡해 보통 데시벨(dB)이라는 수준으로 표시하는데 사람이 들을 수 있는 가장 작은 소리가 0데시벨이고 120데시벨이 넘으면 듣기에 고통을 주며, 어떤 소리가 다른 소리보다 10데시벨만큼 더 큰 값을 가지면 소리의 세기의 정도는 10배가 됩니다. 예를 들어 차가 없는 거리의 소리 수준은 30데시벨이고 번잡할 때의 수준이 70데시벨인데 10데시벨씩 4번 증가했으므로 실제 세기는 1만 배(104배)가 됩니다. 이렇게 우리 귀에 전해지는 소리는 진동수와 세기가 일정한 범위 안에 들어오는 것만이 소리로 인지될 수 있습니다.
이중 전달되는 파동의 합인 파형이 전체적으로 주기적 성질을 가지면서 세기가 너무 크지 않으면 쾌적한 감정을 불러일으키는 음악이 되고 파형이 비주기적이면 불쾌한 느낌을 주는 소음이 되는 것입니다. 또는 사람에 따라 정도의 차이가 있습니다. 랩이나

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