구면파

요약 공간의 한 지점에서 다른 모든 방향으로 둥글게 퍼져나가는 파동. 동시에 출발한 파동들은 모두 위상과 진폭이 같다. 구면파의 진폭은 진행한 거리에 반비례하고, 에너지는 진행한 거리의 제곱과 반비례한다.

파동이 전파될 때 위상이 같은 점을 모으면 하나의 파면을 이룬다. 이 파면이 구면을 이루면 구면파, 평면을 이루면 평면파라고 한다. 작은 파원(波源)으로부터 모든 방향으로 똑같이 파동이 퍼져나갈 때, 그 파면은 구면을 이룬다. 이때 공간의 각 점의 상태는 파원으로부터의 거리와 시간의 함수로 표현할 수 있다. 일정한 에너지가 구면 전체에 고르게 퍼지므로, 구면파의 에너지는 구면의 반지름의 제곱에 반비례하고 진폭은 반지름에 반비례한다.

파동이 전파되는 조건이 일정한 공간의 한 점에서 시작한 파동은 이론적으로 구면파의 형태로 퍼진다. 예를 들어 잔잔한 수면에 물방울이 떨어지면 떨어진 점으로부터 동심원을 그리며 파동이 전파된다. 전구를 켰을 때 모든 방향으로 동시에 퍼져나가는 빛도 구면파로 생각할 수 있다. 한편, 구면파의 파면은 파원으로부터 아주 먼 곳에서는 거의 평면으로 볼 수도 있다. 같은 원리로 평면파는 무한히 먼 곳에서 출발한 구면파로 근사할 수 있다.