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Physics Senior High

どうして縞間隔が大きくなると空気層の厚さが減るんですか?原理が分かりません💦

求めればよい。v=Sa きの屈折率で, 入射 |3 精密に平面状に磨いたガラス円板 2枚を用いて相対する2面 A, Bを 互いに平行に重ねるため,1図 (a), (b)のように厚さのほぼ等しい3個の 小さい物体を1枚目の円板の上に置 き,その上から2枚目の円板を重ね て置いた。円板の上方から波長 Q.6 um の単色光を当てたところ, 1図(b)のような直線状の 10 本の暗 線をもつ縞模様が現れた。きらにガ ラス円板の間にはさんだ小物体が弾 性体であることを利用して,1図(a) のP点を上から軽く押さえたら納 の数が減り,離したら縞の数は10 次の文章の に適当な語句, 数値ま 媒質Iにはさまれた薄い透明体の媒質I( を考える。薄膜の両面は平行であるとする。 に示したように光が AA'を波面として矢日 向に進むとする。 Bで光の一部は反射し, は屈折して媒質Ⅱへ入る。Cでは, 一部は して媒質Iへ抜け, 一部は反射して中へ月 さらに,この反射光はD において一部が て元の媒質Iへ戻り, 光線 A'B’のDで 光と出会う。Bでの入射角および屈折角 ぞれり()媒質Iおよび媒質Iの屈折導 A薄膜の厚さをtとする。また, 0ま 1)媒質Iにおける光の速さは, 屈折 1図(a) 1図(b) 2図 倍である。媒質Ⅱにおける光の波長 |イ倍である。また, 媒質Ⅱに ウ倍である。 (2) 光がCで反射するとき, 位相延 (3) 光がBおよびCで透過すると (4) 波面 BB' 上の B' の光が Dに D で出会った2つの光の経路は、 この経路差sは, s=_カと 本にもどった。 A, B以外の面からの反射光は無視できるものとして, 下の問いに答えよ。 (1) なぜこのように直線状の納模様が現れたかを説明せよ。 (2) 暗線が10本見えているとき, 2枚の円板の間隔はP点とその反対側のQ点とで, どちらが何 um及きいかを理由をつけて記せ。 次に3枚目のガラス円板の平面度を調べるため,上のガラス円板をはずし、3個の 小物体はそのままにしてその上上に3枚目の円板をのせた。この円板の下面Cが精密に は平面でないため,2図の実線のような縞模様が得られた。 A, C以外の面からの反 射光は無視できるものとする。 (3) 面Cは凹面であるか凸面であるかを理由をつけて述べ, 平面からのずれは最大何 mであるかを求めよ。 (5) Dにおいて反射光と透過光が (6) 入射角iを大きくしていくと ための条件は,屈折率に関し Bで反射し 角方向の空 sin io =[ケで表される。 PBに直角方向の 単色光でありつ 皮長が一定だから。安気後の厚さかーなたの (by n.c (2) /日者線月2へ 2d:mA をメトリつ P側の方 3 ni 人 」 Cは凸面 くつ 2d: 0.6μxm (mE2)5) て,求 6A- 0. :5 -2.7M Rの方がらみmたきい。 h2<n、 オダれ3い h 屈折 ple pai pnl 2hッキ 結岡隔が大きくなる 安気側、厚さが持る s prt 2 ich le 24 20、 nt 2 hon

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Physics Senior High

光 図アの光は上向きだから、下から見ると図アの光は見えませんよね?? 同様に図ウの光は上からだと見えませんよね?? だから上から見た時と下から見た時のの光の干渉の仕方が変わってくるという解釈であっていますか??

問題100 では,2枚のガラス板の間のくさび形の空気層によ 渉する。千渉稿は,レンズと平面ガラスの接点を中心とする同心円に なる。これをニュートンリングという(中心付近は暗い円板になる)。 る千渉を調べたが, ニューントリングも同様に, レンズと平面 ガラスの間の空気層による干渉である。上から見たとき, 解答 解説141 101 の 問2 の 問3 の 問1 レンズと平面ガラスのすき間の部分で経路差が生じ, 光が干 問4 0, 0 問1 に、隣り合う明リングのdの差は今であるから, 中心から離 d B れるにつれて明リングの間隔は狭くなる。よって干渉縞の間隔 は中心から離れるにつれて狭くなる。 問2 隣り合う明リングのdの 図ア は、 差はっであり,青の光の波長は赤 2 の光の波長より短いから, 青の光 の方が干渉稿の問隔は狭い。 問3 光のエネルギーを考えれ ば,反射光が強いとき, 透過光は 弱くなることは明らかである。し たがって, 平面ガラスの下から見 れば,上から見た干渉縞の明暗が 逆転した縞が見える。 答は②。 また,千渉の条件からも考えることができる。上から見た場合, 図アの点Bで反射する レンズ 中心 明 明明 平面ガラス 図イ ときに位相がェずれることに注意して, 干渉の条件は, m=0, 1, 2, …… として, (m+)(強め合う) 2d= 1m> (弱め合う) である。一方,下から見た場合, 図ウの点A, Bの反射により2 回位相がェずれるから, 千渉の条件は, (強め合う) 下がら児たときに光が 2d= n+ (弱め合う) Tだに フォ うけ向中 である。これらから, 上から見たとき強め合えば, 下から見たとき弱め合うことが分かる。 うぞじゃないと見えなり。 の) ー たんら、図のE下は) みえスいが 明 イノに変えて、

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Physics Senior High

Ⅱ-2から解き方がわかりません!どうすればこんな問bのようなグラフになるのか、5〜7に入るのが解答のようになるのか詳しく教えて欲しいです。

I.図1-1のようになめらかで水辛な地面上を動く物体Aと 小球BAある。Aの愛量をM, Bの質量をめとしいAとBのあいだの衝突係教を e-1とする。図1.1てでほされているように図の右方向を座療軸の正の方層 にと30最初Aは速度女で, Bは速度レで動いていた。ただ 420 である。AとBはある時刻で衝実した·衝央直後のAの悪度をサ Bの 速度をしをすると、運動量保存則は(あ )と表される。また衝史前 後の物体Aから見た小球Bの専度はそれぞれ、Vーザ.Vーザどあるが れらのあいたには(い)をいう関係式がや成り立つ。ここで簡体Bの質 量が物殊Aの質量ににペてト常に小てい場合を考える。この視合動量保 な則(あ)いき0という近似を適用して、サはVのみを用いててううと問a 時刻も-0からたらてまぜの小球Dの運動の様子を示すグラつを機軸 表される。すると、はいと甘を問いて(ス)と表される。 (1-1)ず、時刻で0に方いて、台車に対してカ積を与える場合を考える。 その結果、白単はつ切で付地画から見て、連度な(20)で新くものとする。 合車が動さ出した直後地国がら見た小球Dの専腹し。はしゅ=()×サ。 である。 時刻(Tにおいて小球Dは台車動壁に和めて衝突した。衝究直後に) ける小球Dの地面から見販達度しいはし= (2)×toごある。その後小球D ほふ「がも動壁に行究した。衝究した時りTaはた=(3)×T @ と表される。この衝究通後の小球Dの地画から見た速度以はし、こ (4)x Voである。 日 を時刻りもっ縦軸を創車Cから見た小球Dの位置として描け。 W A (1-2)-方、時刻りてOpら自車Cに妊与気て、台車Cを等加速運動させる場合を 考えるか加味度の値をのa(70)とする。このとき、 時究刻における合車の速度女は サーatと与えられる。 時刻を一てらにおいてい小球Dは合庫の壁に初めて快した。衝究直後の 小球Dの地面から見た連度しらはVュ=(5)×QTっであるその後、小球Dはふ たたび1回目と回じ車の壁に衝突した。衝吹したなはな:(6)×Ts と表でれる。の衝究直後の小球Dの地画から見て通度しゅは4-(7)×at5となる。 7 J -I園 1回イ-2のようになめらかで平な地面上を動く陣Cがある。庫く の健量をMとする。合車のなめらかで味れな床の上には、小球Dが置がれている。 小球Dの質量を加とする.ただし、小球Dの買量は自庫しの質量に比べて非常に 小さく普きのという近似以が成り立つものとする。庫しおよび小球Dは細面 の左右方向の片運動するものとする。因の右方向を座標軸の正の向に とる。台車の床の前方の位置Pおまび後方の位置Qには床面に対して車面 な壁があり、小球Dがこれらの壁と使衝変する場合の衝実係数はピー1落え)。 する。最初、小球DはPとQから等距離の点Sに置かれており、合単に あMTtmu-MU+MU' 小球Dは地面に対して静止していた。 問り時刻た-Dからむらなまがの小球Dの運動の様子を示すグラワを、積軸 を時対て、練軸を合車 Cから見た小球Dの位置として描け。 問a 4-1 A-^ 1-47:2 4回 小球D ク:サ 1:0.2:2.3:3 4:0.5:2.6:3 3 A 図1-2 1111111ム hリ

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Physics Senior High

106(オ)がわからないです

(2)図の最初の状態にもどる。すなわち,各スイッチは開いており、 (4)各コンデンサーの耐電圧(耐えられる電圧の限界)がすべて 45Vであるとき,合成コンデ C, Dの電位はそれぞれ Va=V(V), Va=Dオコ×V[V). [V/m]である。導体板 A, B, C, D間に蓄積されている静電エ 図1のように、十分に広い面積Sをもった平行板コンデンサーにおいて, 左側の極板Aは この状態でスイッチ S.のみを閉じた。このとき, 専体板A, B, どの導体板にも電荷は蓄えられていない。次の2つの操作後の結果を比較しよう。 d(m)、2d (m), 3d[m) とする。ここで, dは導体板の辺の長さ aと比較して十分小さいと する。国中のS,Sa. Siはスイッチを表している。 電源Vは電圧「V[V) の直流電源であり。 操作a):スイッチ S」を閉じ,しばらくしてスイッチ S,を開く。 それからスイッチS.を る文章を解答群から選べ。ただし、 数式は C, V、 dのうち必要なものを用いて答えよ。 2つの導体板 A, Bを平行板コンデンサーとみなしたときの電気容量を CIF) とする。 導体板Dは電源の負極とともに接地されている(接地点の電位を基準V とする。 また。 84 コンデンサー 85 標準間■ A つり最初の状態ではどの事体数にも電荷は書えられていたい。 °104.(コンデンサーの合成容量) 6.0Vの直流電源Eと,電気容量がそれぞれ 3.0μF, 1.5μF, 2,0μF, 2.0μFの4つのコンデンサー Ci, Ca, Cs, C4を図のように 接続し、十分に時間を経過させた。各コンデンサーは,接続する前 は電荷をもっていなかったものとして,次の問いに答えよ。 (1) 4つのコンデンサーの合成容量 C [uF] を求めよ。 (2)各コンデンサーに加わる電圧 Vi. Vz, Vs, Va [V), および蓄えら れた電気量Q,Q, Q, Q [C] を求めよ。 (3) 各コンデンサーに蓄えられた静電エネルギーの合計び [J] を求めよ。 C C。 S」 し ×V (VJ, Vo=UV である。導体板BとCの向かい合 C。 れらの間の空間に発生する電場は図で右向き, その強きは AB C E ネルギーの合計はオ|×CV2[J] である。 通体所の間属は拡大して かいてある ンサーとしての耐電圧 Vimax (V] を求めよ。 105.(ばね付きコンデンサー) (10 群馬大) 閉じる。 固定されているが、右側の極板Bは壁に固定されているばね (ばね定数k)につながカて。 て、Aに平行なまま動くことができる。極板が帯電していないとき, ばねは自然の長さのい 態にあり,極板間の距離はdであった。次に,図2のように,極板Aに正, 極板Bに自の筆 荷を徐々に帯電させるとばねは徐々に伸び,最終的に極板Aに +Q, 極板Bに -Qの雷益た 帯電させたところ, ばねの伸びが 4d (Ad <d), 極板問距離がd-ddとなったところでつり あった。真空の誘電率を Eo, 空気の比誘電率を1とする。また, ばねおよび壁の帯電, 重力 の影響はないものとする。次の問いに答えよ。ただし, (2)~~(5)は, Eo, d, k, Q, Sの中から 必要なものを用いて解答せよ。 (1) 電気力線のようすを図3に矢印で表せ。 極板間の電場の強さEを求めよ。 極板Bにはたらく電気的な力Fを求めよ。 (4) dd を求めよ。 (5) 極板間の電位差Vを求めよ。 ここで、極板Bを固定し、極板Aに +Q. 極板Bに -Qの電荷 を帯電させたまま、極板間に、比誘電率2の誘電体を図4のよう にゆっくりと差しこんだ。 6 このときの電気力線のようすを図4に矢印で表せ。 (7) Bにはたらく電気的な力は,(3)と比べてどうなるか。 を開く。 初めに操作(a)による結果を考察する。操作終了後,導体板CとDの間の電場の強さは 一カ(V/m] であり,導体板Aの電位は Via=Lキ ×V(V) である。このとき、毒体 新間全体に蓄積された静電エネルギーは,(1)のエネルギーの値オ×CV?[J) の ク]番 である。 一方,操作(b)の場合, 操作終了後に導体板AとBの同に発生する電場の強さはケ (V/m] であり, 導体板Aに蓄えられた電気量は Q=D■コ C) である。 また、事体板 A Bの電位はそれぞれ VAb= サ×1/[V), Vias=■シ×1/(V) となる。この場合、毒 体板間全体に蓄積された静電エネルギーは, (1)のエネルギーの値閉×CV*(J]の ス] 倍である。 したがって、2つの操作後の結果を比較すると次のようなことがわかる。 スイッチS。 を閉じると導体板 B, C間に発生していた電場が消失するので, スイッチを開じた直後。 その分の静電エネルギーが減少する。このとき、 セ」ということがいえる。 (2)の(b)の操作後,しばらくしてスイッチS:を開き、それからスイッチS,を開じた。この とき,導体板Cの電位は V%=[ ソ×1/[V] で, 導体板BとDに蓄えられている電気量 (絶対値)はそれぞれタ×0,[C). 「 チ]×Q&(C) となる。ここで、 &はこのコ(C である。 |セの解答群 3- d-dd- B A B otinl Foom P00000 +Q-91 図1 図2 -Q +Q 図3 +Q *106.(4枚の導体板によるコンデンサー回路) (15 広島市大 改) 図4 (a), (b)で等しくなる 間の静電エネルギーに加算される (14 東京理大改) s」a 51

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Physics Senior High

最後の問題のエネルギー収支の式の立て方がわかりません。 わかる方いれば、ご教授願います。

27 斜面上の導体棒による電磁誘導( 1999 信州大) 図に示すように, 鉛直上向きの一様な磁場(磁東密度B(T))中に, 2本の平行な十分に長い レールがあり,その上に質量 m[kg] の導体棒PQ がレールに直角に置かれている。レールは 間層m]に保たれており, 水平とのなす角度を変えることができる。レールには内部抵抗の 無視できる起電力EV] の電池とRT&] の抵抗が接続されている。レールと PQの電気抵抗 は0であり,両者は常に電気的接触が保たれる。 レールと PQの間には摩擦はない。重力加速 度の大きさをg{m/s°] として, 以下の問いに答えよ。 I.水平面とレールのなす角度が 0。のとき, PQを静止させるために外から加える力の大きさ が0であった。 tanθ,の値を示せ。 II. 水平面とレールのなす角度を θ。よりも小さい角度θにする。外から力を加えて静止状態 を保ち,その後, 力を取り去ったところ, PQはレール上を運動し始めた。ただし, レールは 十分に長いものとする。 (1) PQが運動する向きはレールに沿って上向きか下向きか。 (2) PQの速さがひ [m/s] となった瞬間の, PQに生じる誘導起電カの大きさ,およびその 向きを求めよ。 (3) PQの速さが“[m/s]となった瞬間の, PQのレールに沿った上向きの加速度を求めよ。 (4)十分に時間が経過した後, PQ は一定の速さで運動するようになる。このときの速さを 求めよ。また,このときの電池が供給する電力を求めよ。 E(V] B(T) R (Q) Q Im] P 水平面 -123-

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