아두이노를 활용한 초음파 간섭 실험
Ultrasound Wave Interference Experiments Using Arduino
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초록
아두이노(Arduino)는 중·고등학생들도 손쉽게 다양한 실험 장치를 직접 제작할 수 있도록 해주는 유용한 도구이다. 우리는 아두이노를 활용하여 초음파 스피커로부터 방출되는 음파를 스캔하여 공간에 형성된 음압을 정량적으로 측정할 수 있는 1차원 초음파 스캐너를 만들었다. 이 실험 장치를 활용하여 스피커로부터의 거리 및 방향에 따라 음압이 어떻게 변화하는지를 확인하고, 하나의 스피커가 형성하는 음파의 모양과 두 개의 스피커를 동시에 작동시켰을 때 나타나는 초음파 간섭무늬를 정량적으로 측정하고 물리 이론으로 설명하였다. 또한, 두 음원의 위상차에 의한 효과 및 반사에 의한 영향도 알아보았다. 이 초음파 간섭 실험 장치는 중등교육현장에서 음파의 물리적 특성 및 파동의 간섭 현상의 교육에 활용이 기대된다.
Abstract
With the ample resources provided by Arduino, it is easy to implement a variety of experimental apparatus even for secondary school students. Using Arduino, we made an 1D ultrasonic wave scanner, which can quantitatively measure sound pressure in space by scanning sound waves from speakers. With this scanner, we examined how sound pressure changes according to the distance from and the direction of a speaker, and therefore could probe the acoustic fields. Likewise, we also measured the interference patterns from two speakers and explained the result with theory. Even more, we checked the effects of the phase differences and the reflection of sound waves. This experimental setup, along with the aforementioned activities, is expected to be very helpful in teaching physical properties of sound waves and interference in secondary schools.
참고문헌 (11)
- 강남화, "고등학교 물리학 I", pp.146~171 (2017), 천재교육
- 강남화, "고등학교 물리학 Ⅱ", pp.148~175 (2018), 천재교육
- ., "2015", ~
- 김상년, "DSLR 카메라를 이용한 단일슬릿 회절무늬와 이중슬릿 간섭무늬의 측정과 분석", 현장과학교육, 9(2), pp.113~121 (2015), 한국현장과학교육학회[DOI]
- 김성원, "고등학교 물리학 I", pp.154~181 (2018), 지학사
- 김성원, "고등학교 물리학 Ⅱ", pp.166~182 (2018), 지학사
- 선상옥, "초음파 센서의 진동분포에 따른 음향 특성", 한국소음진동공학회논문집, 28(4), pp.490~500 (2018), 한국소음진동공학회[DOI]
- 이상연, "고등학교 물리학 I", pp.142~465 (2018), 금성출판사
- 표윤철, "초음파 평면 스캐너의 제작 및 교육적 활용", 석사, 물리교육, pp.2005
- Kinsler LE, "Fundamentals of Acoustics", pp.171~183 (1999), Wiley
- Young HD, "University Physics", pp.363~369 (2011), Pearson Education