왜 매질에 따라 파동 속도가 다른가요?

전자기파(빛) 는 진공에서 c ≈ 3 × 10⁸ m/s 가 최대. 공기·물·유리 등 매질에서는 굴절률만큼 느려집니다(물속 빛 ≈ 2.25 × 10⁸ m/s). 음파는 분자 진동으로 전달되므로 매질 밀도·탄성에 의존 — 공기 343 m/s, 물 1,500 m/s, 강철 5,000 m/s. 본 계산기는 표준 매질 3종을 제공합니다.

FM 라디오 100 MHz 의 파장은 왜 3m 인가요?

λ = c ÷ f = 3 × 10⁸ ÷ 100 × 10⁶ = 3 m. FM 안테나 길이가 보통 75cm(파장 1/4) 인 이유. AM 라디오 1 MHz 면 λ = 300 m, 5G 28 GHz 면 λ ≈ 10.7 mm. 주파수가 높아지면 파장이 짧아져 안테나도 작게 만들 수 있어 모바일 통신은 GHz 대역을 씁니다.

사람이 듣는 가청 주파수의 파장 범위는?

공기 중 음속 343 m/s 기준 — 가청 20 Hz ~ 20 kHz 의 파장은 17.15 m ~ 17.15 mm. 저음은 길어 회절(돌아가기) 잘 되고, 고음은 짧아 직진성 강함. 그래서 큰 스피커는 저음, 트위터(소형) 는 고음 담당. 박쥐 초음파 100 kHz 는 파장 3.4 mm 로 작은 곤충까지 위치 추적 가능.

파동 주파수·파장 계산기 — c=fλ 진공 빛·공기 음·물속 음 동시 산출

매질 선택

입력 (주파수 또는 파장 한쪽)

주파수 f 단위 선택 가능

Hz kHz MHz GHz

파장 λ 단위 선택 가능

f 입력 → λ 계산 λ 입력 → f 계산

결과

SOLVED VALUE

-

매질·주파수(또는 파장) 입력 필요

파동 속도 c

-

주파수 f

-

파장 λ

-

주기 T (1/f)

-

어떻게 계산하나요

모든 파동(빛·음·물결) 은 같은 관계식을 따릅니다 — 단위 시간에 진행한 거리가 곧 한 주기 동안의 진동 횟수와 한 파장의 곱.

c = f × λ
λ = c ÷ f, f = c ÷ λ
주기 T = 1 ÷ f [초], 진동수 f = 1 ÷ T [Hz]

예: 진공 빛 c = 3 × 10⁸ m/s, FM 100 MHz → λ = 3 × 10⁸ ÷ 1 × 10⁸ = 3 m. 공기 음 c = 343, 음높이 A4 = 440 Hz → λ = 343 ÷ 440 ≈ 0.78 m.

매질별 표준 속도

매질·파동	속도 (m/s)	비고
진공 (전자기파)	299,792,458	물리상수 c
공기 (음, 20℃)	343	온도 1℃당 ±0.6 m/s
물 (음, 20℃)	1,482	≈ 1,500
강철 (음)	5,960	탄성·밀도 의존
유리 빛 (n=1.5)	200,000,000	c/n 감소

대표 파장·주파수 비교

대상	주파수	파장
가청 하한 (사람)	20 Hz	17.15 m
음악 A4 (라)	440 Hz	0.78 m
가청 상한 (사람)	20 kHz	17.15 mm
박쥐 초음파	100 kHz	3.4 mm
AM 라디오	1 MHz	300 m
FM 라디오	100 MHz	3 m
Wi-Fi 2.4 GHz	2.4 GHz	12.5 cm
가시광 (적색)	≈ 4.3 × 10¹⁴ Hz	700 nm
가시광 (보라)	≈ 7.5 × 10¹⁴ Hz	400 nm

한계와 주의

진공/공기 등 매질 가정, 실제 값 환경 따라 변동 — 공기 음속은 온도(20℃ 343 m/s, 0℃ 331 m/s)·습도·기압에 따라 달라집니다. 물속 음속은 염분·수온·수압 모두 영향.
분산(dispersion) — 일부 매질에서는 주파수마다 속도가 미세하게 달라집니다(예: 광섬유 내 빛). 본 계산기는 단일 속도 가정.
전자기파 매질 속도 — 굴절률 n 일 때 c_매질 = c_진공 ÷ n. 본 계산기 "직접 입력" 으로 c/n 값 직접 사용.
음파는 종파, 빛은 횡파 — 둘 다 c=fλ 는 성립하지만 매질 요건이 다릅니다(음파는 매질 필수, 빛은 진공 가능).
매우 높은 주파수(γ선 10¹⁹ Hz↑) 는 부동소수점 자릿수 한계로 e-표기 사용.

파동 주파수·파장 계산기