레이더 속도 측정기
Radar speed gun
길가의 과속 단속 레이더는 달리는 차에 손도 대지 않고 어떻게 빠르기를 잴까요?
무슨 일이 일어났나
레이더 속도 측정기는 전파를 쏘아 차에 맞고 되돌아온 전파를 받습니다. 미국 규정(47 CFR 90.103)은 이런 전파 위치 측정 장치를 거리 · 방향 · 속도 · 위치를 재는 것으로 정하고, 10,525 MHz · 24,125 MHz 에서는 변조하지 않은 연속파만 쓰게 합니다.
다가오는 차에 맞고 되돌아온 전파는 마루 사이가 좁아져(진동수가 높아져) 돌아오고, 멀어지는 차에서는 넓어집니다(도플러 효과). 시뮬레이터에서 파원이 물결 빠르기의 0.3 배로 움직이면 앞쪽 파면은 촘촘하고 뒤쪽은 성깁니다.
측정기는 보낸 전파와 받은 전파의 진동수 차이를 재어 차의 빠르기를 셈합니다. 차가 빠를수록 차이가 큽니다.
이 물통은 매질을 따라 퍼지는 물결로 도플러 효과를 보인 모형이고, 실제 레이더 전파는 빛의 빠르기로 달려 진동수 차이가 아주 작습니다.
💡 생활 속 예시
- 야구장 전광판에 뜨는 투수의 공 빠르기도 이런 도플러 레이더로 재기도 합니다.
- 구급차가 다가올 때 사이렌이 높게, 멀어질 때 낮게 들리는 것도 같은 도플러 효과이고, 레이더는 이것을 소리 대신 전파로 씁니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 송신기 · 안테나 — 정해진 진동수의 연속파 전파를 차 쪽으로 쏩니다.
- 수신기 — 차에 맞고 되돌아온 전파를 받습니다.
- 진동수 비교 회로 — 보낸 전파와 받은 전파를 섞어 진동수 차이(도플러 차이)를 뽑아냅니다.
- 계산기 · 화면 — 그 차이를 빠르기로 바꿔 보여 줍니다.
- 측정기가 10,525 MHz 같은 정해진 진동수의 전파를 끊임없이 쏩니다.
- 전파가 달리는 차에 맞고 되돌아옵니다 — 다가오는 차면 진동수가 조금 높아져 있습니다.
- 측정기가 두 전파의 진동수 차이를 잽니다.
- 차이가 클수록 빠른 차라, 그 값을 km/h 로 바꿔 화면에 띄웁니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 고급 물리학 · 전자기학 [12고물02-04]
- 잉글랜드 · KS4 Physics: Wave motion
출처
이어서 보기
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