01 그림은 초음파를 이용한 자동차 후방 감지 센서를 나타낸 것이다. 이 장치는 파동의 성질을 이용하여 자동차 후방에 장애물이 있는지 여부를 알 수 있도록 해 준다.

Ⅲ. 정보와 통신 / 1. 소리와 빛

중단원 문제

다음 중 위와 같은 파동의 성질을 이용해 설명할 수 있는 현상으로 옳은 것은?

① 물에 잠긴 하체가 짧아 보인다.

② 산 속에서는 라디오의 AM이 FM보다 수신이 잘된다.

③ 어군탐지기에서 초음파를 발생시켜 물고기의 위치를

알아낸다.

④ 헬리콥터 조종사들이 쓰는 헤드셋은 소음을 제거하는

기능이 있다.

⑤ 밤에 발생한 소리는 낮에 발생한 소리보다 더 멀리까

지 잘 전달된다.

02 그림은 스피커 A와 B에서 나오는 소리가 진행할 때 공기 입자의 진동을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 소리의 진행 방향은 공기 입자의 진동 방향과 수직 이다. ㄴ. 파장은 A에서 나오는 소리가 B에서 나오는 소리보다 짧다. ㄷ. 진동수는 A에서 나오는 소리가 B에서 나오는 소리 보다 작다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

03 그림 (가)는 두 파동 A, B가 서로 반대 방향으로 진행하는 모습을, 그림 (나)는 2초 후 두 파동이 중첩된 모습을 나타낸 것이다.

두 파동의 파장과 속력을 바르게 짝지은 것은?

	파장	속력		파장	속력
①	10 cm	5 cm/s	②	10 cm	10 cm/s
③	20 cm	5 cm/s	④	20 cm	10 cm/s
⑤	20 cm	20 cm/s

04 기타의 어느 한 줄을 튕겼을 때 그림 (가)와 같은 정상파가 생겼다. 이 줄의 끝에서 1/4되는 지점을 손으로 누른 후 줄을 튕겼더니 그림 (나)와 같은 정상파가 생겼다.

(가)                   (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)와 (나)에서 줄의 장력은 같다고 가정한다.)

	<보 기>
ㄱ. (가)의 소리가 (나)의 소리보다 높다. ㄴ. (가)에서 정상파의 파장은 (나)에서 정상파의 파장의 [eqn: { 4} over {3 }]배이다. ㄷ. 공기를 통해 전파되는 소리의 속력은 (가)의 경우가 (나)의 경우보다 빠르다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

05 그림은 다양한 길이의 리코더를 나타낸 것이고, 표는 각 리코더의 길이를 나타낸 것이다. 리코더 속의 공기의 온도는 일정하다.

종류	길이(cm)
A	128
B	96
C	64
D	48

각 리코더를 이용하여 가장 낮은 음(기본음)을 내었을때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A∼D 중 가장 높은 음을 낼 수 있는 리코더는 A 이다. ㄴ. B보다 한 옥타브 높은 음이 나는 리코더는 D이다. ㄷ. A를 이용하여 낸 소리의 진동수가 140`Hz였을 때, C를 이용하여 낸 소리의 진동수는 70`Hz이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

06 그림은 칠판에 적혀 있는 소음 제거 방법에 대해 철수, 영희, 민수가 대화한 내용이다.

소음은 불규칙한 진동수의 소리들이 섞여 있어 불쾌하거나 시끄럽게 느끼는 소리로, 다른 소리를 발생시켜 소음을 줄이거나 없앤다.

철수 : 소리의 크기는 (  ㉠  )와/과 관계 있어.

영희 : 원래의 소리 파형과 (  ㉡  ) 위상의 소리를 발생시키면 소음이 제거돼.

민수 : 소음 제거의 원리는 소리의 (  ㉢  ) 현상을 이용한 것이야.

㉠~㉢에 들어갈 말을 바르게 짝지은 것은?

㉠    ㉡   ㉢                ㉠    ㉡   ㉢

① 진동수 반대 간섭          ② 진동수 같은 회절

③  진폭  반대 반사          ④  진폭  같은 회절

⑤  진폭  반대 간섭

07 그림은 p형 반도체와 n형 반도체를 이용한 태양 전지가 작동되는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 태양 전지는 전자기 유도 현상에 의해 전력을 생산 한다. ㄴ. 전류는 ⓐ방향으로 흐른다. ㄷ. 빛의 세기가 증가하면 전구의 밝기는 감소한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림은 검류계가 연결된 광다이오드에 단색광 A, B를 각각 비추는 모습을 나타낸 것이다. 표는 A를 비추었을 때와 A와 B를 동시에 비추었을 때 광전 효과에 의해 검류계에 흐르는 전류를 나타낸 것이다. 광다이오드의 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈은 [eqn: E_0]이다.

단색광	전류
A	흐르지 않음.
A+B	흐름.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A를 비출 때, 광다이오드에서 빛에너지가 전기 에너 지로 전환된다. ㄴ. A의 광자 한 개의 에너지는 [eqn: E_0]보다 작다. ㄷ. B의 세기를 증가시키면 전류의 세기가 증가한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 금속판에 빛을 비추었을 때 전자가 튀어나오는 광전 효과를 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 광전 효과는 빛의 입자성으로 설명할 수 있다. ㄴ. 금속 표면에 특정 진동수 이상의 빛을 비추면 광자가 금속의 전자와 충돌한다. ㄷ. 방출된 전자의 운동 에너지는 충돌한 광자의 에너지 와 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림 (가)는 빛의 3원색 합성을 나타낸 것이고, 그림 (나)는 빔 프로젝터로 백색 스크린에 노란색 영역(A), 청록색 영역(B), 자홍색 영역(C)을 만든 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A에는 빨간색과 초록색이 도달하였다. ㄴ. B와 C에는 공통적으로 초록광이 도달하였다. ㄷ. A, B, C에 비춰진 빛을 모두 합하면 스크린에는 검은색이 나타난다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

11 그림은 눈의 원뿔세포의 반응 정도를 빛의 파장에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 파장이 550nm인 빛에서 적원뿔세포와 녹원뿔세포가 반응한다. ㄴ. 파장이 550nm인 빛이 들어오면 대뇌에서는 노란색으 로 인식한다. ㄷ. 빛의 파장에 대한 반응 영역은 청원뿔세포가 가 장 좁다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 그림은 빛 신호를 전기 신호로 바꾸어 저장 매체에 저장하였다가 다시 전기 신호를 영상 표현 장치를 통해 빛 신호로 바꾸어 보여 주는 디지털 카메라의 신호 처리 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?　(단, 자석의 크기는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. CCD에서는 빛에 의한 광전 효과가 나타난다. ㄴ. CCD는 카메라 렌즈를 통해 들어온 빛을 전기 신호 로 바꿔 준다. ㄷ. 전기 신호는 디지털 신호나 아날로그 신호 중 선택 하여 변환할 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

정답과 해설

01 ③   02 ②   03 ③   04 ②   05 ②   06 ⑤

07 ①   08 ④   09 ③   10 ①   11 ⑤   12 ④

01

파동의 성질(반사, 굴절, 간섭, 회절)에 관한 문제이다.

③ 어군탐지기에서 발생한 초음파가 물고기에 반사되어 다시 돌아오는 것을 감지하여 위치를 알아낸다.

①, ⑤ 파동의 굴절로 인해 나타나는 현상이다.

오답 체크

② AM이 FM보다 파장이 길어 회절이 잘 일어나기 때문에 나타나는 현상이다.

④ 상쇄 간섭을 이용하여 소음을 제거할 수 있다.

02

ㄷ. 소리의 속력 [eqn: v=f lambda]에서 공기 중 소리의 속력은 일정하므로 파장과 진동수는 반비례 관계이다. 공기 입자의 분포를 보면, 파장이 A>B이므로 진동수는 A<B이다.

ㄱ. 소리는 종파이므로 소리의 진행 방향과 공기 입자의 진동 방향이 나란하다.

오답 체크

ㄴ. 공기가 밀한 곳에서 다음 밀한 곳까지가 한 파장이므로, A에서 나오는 소리가 B에서 나오는 소리보다 파장이 길다.

03

파동의 중첩에 관한 문제이다. 2초 동안 반파장만큼 진행했으므로 주기는 4초임을 알 수 있다. 속력=파장÷주기=20cm/4s=5cm/s

04

ㄴ. (가)에서 줄의 길이는 L, (나)에서 줄의 길이는 [eqn: {3} over {4}L]이다. 반파장=줄의 길이이므로 (가)의 파장은 [eqn: 2L], (나)의 파장은 [eqn: {6} over {4}L]이다.  [eqn: 2L]=[eqn: 4over3 times {6} over {4}L]

ㄱ. 줄에서 생기는 정상파의 파장이 (가)가 (나)보다 길다. 따라서 진동수는 (가)가 (나)보다 작다. 줄에 형성된 정상파의 진동수와 주변 공기가 만드는 소리의 진동수는 같으므로 (가)의 소리가 (나)의 소리보다 낮다.

오답 체크

ㄷ. 공기를 통해 전파되는 소리의 속력은 공기의 온도에 의해 결정되는데 온도가 같으므로 (가)의 경우와 (나)의 음속과 (나)의 음속이 같다.

05

관악기에서 발생하는 정상파에 관한 문제이다.

ㄴ. B는 D보다 관의 길이가 2배 길기 때문에 정상파의 파장이 2배가 된다. 따라서 진동수는 D가 B보다 2배 크게 되고, 이는 한 옥타브 높은 음이 된다. 소리의 진동수가 1:2인 음정 관계를 옥타브라고 한다.

ㄱ. 관악기에서 관의 길이가 짧을수록 정상파의 파장이 짧아지므로 진동수가 커져서 높은 음이 난다. 따라서 가장 높은 음을 낼 수 있는 리코더는 D이다.

오답 체크

ㄷ. A는 C보다 관의 길이가 2배 길기 때문에 정상파의 파장이 2배가 된다. 따라서 진동수는 C가 A보다 2배 크다.

06

소리의 크기는 진폭과 관계가 있다. 원래의 소리 파형과 겹쳤을 때 진폭이 상쇄 되려면 반대 위상의 소리를 발생시켜야 한다. 소음 제거의 원리는 소리의 간섭(상쇄 간섭)을 이용한 것이다.

07

ㄴ. n형 반도체에 빛을 비추면 광전 효과로 튀어나온 광전자가 도선을 통해 ⓑ 방향으로 이동하여 아랫극판에서 정공과 결합한다. 따라서 전류는 ⓐ방향으로 흐른다.

ㄱ. 태양 전지는 전자기 유도 현상과는 관계가 없고 광전 효과를 이용한다.

오답 체크

ㄷ. 빛의 세기가 증가하면 더 많은 양공과 전자가 생기기 때문에 흐르는 전류의 세기도 증가한다.

08

ㄴ. A의 광자는 에너지가 [eqn: E_0]보다 작아 전도띠의 전자를 원자가띠로 점핑하도록 하지 못했기 때문에 광다이오드에 전류가 흐르지 않았다.

ㄷ. A와 B를 동시에 비추었을 때에는 광다이오드에 전류가 흘렀기 때문에 B에 의해 광전 효과가 발생했음을 알 수 있다. B의 진동수는 문턱 진동수보다 크며, B의 세기를 증가시키면 회로에 흐르는 전류의 세기도 증가한다.

ㄱ. A를 비추어도 광다이오드에 전류가 흐르지 않기 때문에 다이오드에서는 빛에너지가 전기 에너지로 전환되지 않았다.

오답 체크

09

ㄱ. 광전 효과 실험은 빛의 입자성으로 설명할 수 있는 실험이다.

ㄴ. 금속 표면에 특정 진동수 이상의 빛을 비추면 광자가 금속의 전자와 충돌하여 전자가 즉시 방출된다.

ㄷ. 방출된 전자의 운동 에너지는 충돌한 광자의 에너지에서 일함수 값을 뺀 것과 같다. [eqn: E_{rmk,max} =hf -W]

오답 체크

10

ㄱ. A는 노란색이므로 빨간색과 초록색 빛이 합성된 것이다.

ㄴ. B의 청록색은 초록색과 파란색 빛이, C의 자홍색은 빨간색과 파란색 빛이 합성된 것이므로 공통적으로 파란색 빛이 도달하였음을 알 수 있다.

오답 체크

ㄷ. (가)에서와 같이 노란색, 청록색, 자홍색을 섞으면 흰색이 나타남을 알 수 있다.

11

ㄱ. 그래프에서 보는 바와 같이 빛의 파장이 [eqn: rm550nm]일 때 적원뿔세포와 녹원뿔세포가 모두 반응한다.

ㄴ. 파장이 [eqn: rm550nm]일 때 적원뿔세포와 녹원뿔세포가 함께 반응하면 대뇌에서는 빨간색과 녹색이 합쳐진 노란색으로 인식하게 된다.

ㄷ. 반응하는 파장 영역을 보면 청원뿔세포는 400~500nm, 녹원뿔세포는 450~620nm, 적원뿔세포는 460~650nm이다.

12

디지털 카메라의 구조를 묻는 문제이다.

ㄱ, ㄴ. CCD는 빛 신호를 전기 신호로 바꿔 주는 장치이다. 따라서 CCD는 광전 효과를 이용하는 장치이다.

ㄷ. 영상 정보 저장 장치인 메모리 카드는 강유전체의 유전 분극 현상을 이용하므로 반드시 디지털 신호

오답 체크

로 저장된다.