[물리]고정단과 자유단에서의 반사

[희망지기]

과외를 하다가 학생한테 받은 질문인데요.
고정단에서 반사에서는 위상이 180도 바뀌고,
자유단에서는 위상이 바뀌지 않는데.
이유가 뭔지 궁금합니다.
사실 전 그냥 당연한 걸루 받아들이고 있었거든요.
그런데 아이한테 이 질문을 받고 나서 정말 왜 그러는지
하는 의문이 들었습니다.

[수??]

그러나, 벽은 움직이지 않고, 단단히 고정되어 있기 때문에, 파(波)가 벽에 가한 힘은 고정된 벽에서 뉴튼 제 3법칙 '작용 - 반작용 ' 법칙에 의해서, 크기는 같고, 방향이 반대인(위상차:180도) 힘을 팽팽한 줄에 전달하게 됩니다.

[수??]

따라서, 고정단에서는 위상이 180도 바뀌게 됩니다.

[수??]

한편, 자유단. 즉 한 쪽 끝이 고정되어있지 않고, 자유롭게 움직일수 있는 상태에서, 다른 한 쪽 끝에서 파(波)가 진행하여, 자유단에 도달하게 되면, 앞의 경우와 마찬가지로,진동방향으로 계속 운동하려는 관성에 의해서 자유단에 진동방향으로 힘을 전달하게 됩니다.

[수??]

이 경우, 벽은 고정되어 있지 않기 때문에, 파(波)에 의한, 힘을 받아, 자유단은 파(波)의 진동방향으로 계속 운동하게 됩니다. 이때, 자유단은 파(波)의 관성때문에 계속 진동방향으로 힘을 받아, 움직이게 됩니다. 결국 자유단이 파의 관성에 의해서, 운동할수 있는 "최대 변위점"에 도달하게 되면,

[수??]

다시 "본래의 위치"로 되돌아가려고 하는데, 이때 팽팽한 줄에, 본래의 입사파와 크기와 위상이 같은 반사파를 만들게 됩니다.(=입사파와 반사파의 간섭)