진폭

진폭은 물리량이 흔들리는 범위를 나타내는 양이다. 진동의 한 주기 안에서 최댓값과 최솟값의 차이의 반이다. 파동의 경우 진동의 중심이 되는 기준점, 즉 매질의 평형상태로부터 최대 변위까지의 거리를 진폭이라고 한다.

어떤 곳에서 생긴 흔들림이 다른 곳으로 퍼져 나가는 것을 파동이라고 한다. 물방울이 호수에 떨어지면 떨어진 위치에 파동이 생겨 물결이 퍼져나가게 되는데 이때 물방울이 떨어진 곳을 파원이라고 하며 물처럼 파동을 전달하는 물질을 매질이라고 한다. 용수철 파동에서는 용수철, 지진파에서는 땅, 소리에서는 공기가 매질이 된다. 빛이나 전파와 같은 전자기파는 매질이 없는 진공에서도 전기장과 자기장의 주기적인 진동에 의해 전달된다. 파동이 전달될 때에는 매질이 파동을 따라 움직이지 않고 제자리에서 진동만 한다. 파동은 물질의 진동을 매개로 해서 에너지가 전달되는 것으로 정의할 수 있다.

단조화진동의 경우 파동의 에너지는 진폭의 제곱에 비례한다. 교류전류도 일종의 파동인데, 전기 기기에 표시되는 전압 값은 RMS(root mean square, 제곱평균제곱근) 값이라고 하여 최댓값의 @@NAMATH_INLINE@@1/\sqrt{2}\approx 0.707@@NAMATH_INLINE@@ 배에 해당한다. 다시 말해, 가정에 공급되는 전력이 교류 220 V라는 것은 최대 전압 값은 311 V 정도 된다는 것을 의미한다.

파동은 매질의 진동 방향에 따라 횡파와 종파로 구분된다. 횡파는 매질의 진동 방향이 파동의 진행 방향과 수직인 파동으로 지진파의 S파, 빛, 전파나 용수철 또는 줄을 상하로 흔들었을 때 발생하는 파를 예로 들 수 있다. 이 횡파에서의 진폭은 파동에서 가장 높은 곳인 마루와 가장 낮은 곳인 골까지의 수직 거리를 반으로 나눈 것이 된다. 그림 1은 횡파의 진폭을 그림으로 표현한 것이다.

그림 1. 진폭에 대한 설명

종파는 매질의 진동 방향이 파동의 진행 방향과 나란한 파동으로 소밀파라고도 하는데, 여기에는 지진파의 P파, 음파와 용수철을 앞뒤로 밀었다가 놓았을 때 발생하는 파동 등이 있다. 종파는 매질이 빽빽하게 압축된 부분인 '밀'과 성긴 부분인 '소'로 나타낼 수 있고 진폭은 가장 밀하게 모인 정도로 알 수 있다.

진폭의 단위는 파동의 종류에 따라 다양하다. 물결파의 경우는 물결의 높이, 소리의 경우는 매질의 밀도, 빛의 경우는 전기장과 자기장의 세기가 된다.