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공학/Noise & Vibration

소음의 물리적 성질 Part. 1 (음의 회절, 휴젠스의 원리, 음의 굴절, Snell의 법칙, 굴절의 법칙)

by 깜장스 2022. 1. 24.
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1. 소리(Sound)와 소음(Noise)

① 소리(Sound)

     - 물체의 진동에 의하여 발생한 파동으로서 인간의 청력 기관이 감지할 수 있는 공기 압력의 변화

     - 소리는 물리적 측면에서 음파라고 한다.

 

     - 탄성체를 통해서 전달되는 밀도 변화에 의해서 발생한다.

     - 인간의 의사전달에 있어서 매우 중요한 역할을 한다.

② 소음(Noise)

     - 인간에게 불쾌감을 주고, 작업 능률을 저하시키는 소리이다.

     - 인간이 감각적으로 원하지 않는 소리의 총칭

     - 소음은 주관적으로 심리적, 감각적인 면이 내포된다.

 

2. 음의 회절

 

① 정의

    : 음파의 진행속도가 장소에 따라 변하고 진행방향이 변하는 현상!

 

      차단벽이나 창문의 틈, 벽의 구멍을 통하여 전달이 되기 쉬운데 이것을 회절이라고 함.

      (음장에 장애물이 있는 경우 장애물 뒤쪽으로 음이 전파되는 현상)

     

 

 

② 특징
 
     - 음의 회절은 파장과 장애물의 크기에 따라 다르다.

        파장이 길수록 회절이 잘된다!

 

     - 소리의 주파수는 파장에 반비례하므로, 낮은 주파수는 고주파음에 비하여 회절 하기가 쉽다.

 

     - 물체가 작을수록(구멍이 작을수록) 소리는 잘 회절 한다.

 

     - 음파는 회절 현상에 의해 차음벽의 효과가 실험치보다 낮게 나타난다.

 

③ 휴겐스의 원리 (Huyghens Principle)

 

   - 하나의 파면 상의 모든 점이 파원이 되어 각각 2차적인 구 면파를 사출하여 그 파면들을 둘러싸는 면이

 

     새로운 파면을 만드는 현상

 

   - 매질 속을 전파하는 광파의 파면상의 모든 점은 거기서 발하는 2 차파의 새로운 차원으로

 

     간주할 수 있다는 원리.

 

      이에 의하면, 어떤 시각의 파면의 위치를 알면, 조금 후의 시각의 파면을 간단한 작도로 구할 수 있다고 한다.

 

휴겐스의 원리 (출처 : 위키)

   

3. 음의 굴절

 

① 정의 

 

    - 음의 굴절은 음파가 한 매질에서 다른 매질로 통과 시 음의 진행방향(음선)이 구부러지는 현상.

 

   - 매질의 밀도변화로 인하여 음파의 진행방향이 변하는 것.

 

   - 매질 간에 음속 차이가 클수록, 높이에 따른 풍속 차이가 클수록 굴절도 커짐.

 

② Snell의 법칙(굴절의 법칙)

 

     - 굴절률 n1 n2서로 다른 두 매질이 맞닿아 있을 때 매질을 통과하는 의 경로는 매질마다 광속이 다르므로

 

        휘게 되는데, 그 휜 정도를 빛의 입사 평면 상에서 각도로 표시하면 θ1 θ2가 된다.

 

        이때 스넬의 법칙은 다음과 같이 정의된다.

 

Snell's Law (출처 : 위키)

   

 

매질에 따른 빛의 속도와 굴절 현상 (출처 : 위키)

 

③ 굴절에 영향을 미치는 요소

 

    - 온도차에 의한 굴절
    

       : 온도가 낮은 쪽으로 굴절한다.

 

    - 풍속 차에 의한 굴절

    

    - 바람에 의한 음압레벨 변동

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