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8. 초음파의 반사와 굴절


음이 어떤 매질 속을 전파하다가 매질의 경계면에 부딪히면 반사가 일어난다. 이때 두 개의 매질이 음파에 대한 저항이 같으면 반사가 일어나지 않고 두 개의 매질간에 저항이 다를 경우에 반사가 일어난다. 이와 같이 음에 대한 매질의 저항을 임피던스라 한다. 임피던스를 Z, 매질의 밀도를 ρ, 그리고 음속을 C라 하면 Z=ρC와 같이 표현될 수 있다. 경계면에서 반사를 설명하는데는 두가지 인자로 설명할 수 있다. 음파의 경로가 경계면에 대해 수직으로 입사하는 것을 수직입사라 하고, 그 외의 각도로 입사하는 것을 사입사라 한다. 수직입사에서 반사파 강도는 두 매질의 임피던스 차에 좌우되며 그 관계식은 다음과 같다.

반사파 강도 = 입사파 강도 TIMES [ { 매질_2 의 임피던스-매질_1 의 임피던스}÷{ 매질_2 의 임피던스+매질_1 의 임피던스}] 제 2매질을 진행하는 굴절음의 굴절 방향은 주로 Snell's 법칙에 따른다.
제 1 매질에서 음의 속도를 C1로 했을 때 굴절각과 입사각의 관계는 다음과 같다.
sinθt=C2/C1*sinθi