진동수
1. 개요
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Frequency · 振動數
진동하는 물체가 단위 시간동안 진동하는 횟수를 의미한다. 단위로는 Hz(헤르츠)를 사용한다. 1 Hz는 1초 동안 물체가 1번 진동할 때를 의미한다. 일상생활에서는 특히 전자기파의 경우 '주파수'(파수(wave number)와 다르다)라는 말을 더 자주 사용하고 있다. 하지만 진동수는 전자기장의 진동뿐 아니라 모든 형태의 진동(또는 그 진동이 퍼져 나가는 파동)에서 사용이 가능하다.
특히 전자기파 같은 경우에는 워낙 진동이 빠르기 때문에 1초에도 수만 번은 우습게 넘어가는 경우가 많다. 따라서 kHz나 MHz 같은 단위를 사용하는 경우도 많다. 이때 주의할 것은 이 단위가 하인리히 헤르츠의 이름에서 따온 단위이기 때문에 H는 대문자, z는 소문자이다. 거기에 SI 접두어까지 붙이면 대, 소문자를 틀리게 표기하는 경우가 굉장히 많으므로 주의해야 한다. (예를 들면 KHZ 같은 경우)
수식에서는 두 가지 표기법을 혼용해서 사용한다. 고등학교 과정에서는 영어 frequency의 첫 글자를 따서 $$f$$를 사용하지만, 그 외에 그리스문자 $$\nu$$[2]를 사용할 때도 있다. 한 번 진동할 때 걸리는 시간이라는 의미인 주기($$T$$)와는 당연히 역수 관계를 가진다.
$$ \displaystyle T = \frac 1f$$
파동의 경우 파동의 속도는 한 파장이 이동한 거리라고 나타낼 수 있으므로, 진동수와 파장 사이에는
$$ \displaystyle v = \frac \lambda T = \lambda f $$
의 관계를 가진다.
2. 각진동수 / 각주파수
물리학에서는 진동수 대신에 '각진동수'(角振動數, angular frequency), 그리고 전기·전자공학에서는 각주파수(角周波數)를 사용하는 경우도 많다. 이는 회전 운동에 주로 쓰이는데, 단위 시간 동안 물체가 회전한 각도(라디안)를 의미한다. 수식에서는 그리스 문자 오메가($$\omega$$)로 나타내며, 진동수와는 $$\omega = 2\pi\nu$$의 관계를 갖는다.
예를 들어 양자역학을 처음 배울 때는 $$E=h\nu$$를 주로 배우지만, 조금만 공부하다 보면 주로 원자 수준의 세계를 다루다보니 이 식보다 $$E=\hbar\omega$$를 훨씬 많이 쓴다.
3. 주파수 영상
당장 유튜브에 '주파수'라고만 쳐봐도 굉장히 다양한 분야의 주파수 영상이 나온다.
하지만 여유롭게 잡아서 10Hz 아래의 소리는 스피커가 재생도 못하고 듣지도 못하므로 이 이하의 소리가 나온다는 영상은 100% 사기다.(이 이상이라고 해서 효과가 있다는 건 아니다.)