物理の質問です。 薄膜に因る光の干渉に就いてですが、図のHB+BCが経路差になる理由が分かりません。ホイヘンスの原理？より右の光がA'からCに進む間に左の光がAからHに進むのは分かりますが、A'CとAHは同じ距離ではないですよね？なぜ経路差にA'CとAHの距離の差を含めな... Read More

d SA B D 屈折率 n

(4)で、反射光が最も弱められる場合の最小の膜の厚さはm=0とあるのですが、それはルールというか決まりなのですか？

3 右の図のように, 屈折率 n, 厚さの薄膜 を,屈折率がより大きい物質の表面につけ たものがある。波長の単色光を,屈折率1 の大気側から,この薄膜に入射角で入射さ せた。 (1) 光が点Bおよび点Cで反射する前後で 位相は逆になるか。 それとも変わらないか。物質 (2) 点Aに入射し点Bで反射して点Cを通過 する光と点Cで反射する光との光路差 (光路長の差) を図の屈折角を用いて表せ。 両方の光を遠方の点Eで観測したとき, 暗く見えるための条件式を求めよ。 (4) この単色光を薄膜に垂直に入射させたとき, 反射光が最も弱められる場合の最小 の膜の厚さを求めよ。 ① 大気 薄膜 AN 屈折率 n D: B: C E d

なぜ空気の屈折率が薄膜の屈折率より小さいとわかるのですか？

基本例題 67 薄膜による光の十渉 図のように,屈折率n,厚さdの薄膜を,屈 大気 折率がnより大きい物質の表面につけたものが ある。波長入の単色光を,屈折率1の大気側か ら,この薄膜に入射角iで入射させた。 (1) 光が点Bおよび点Cで反射する前後で位相 は逆になるか。 それとも変わらないか。 物質 ・B (2) 点Aに入射し点Bで反射して点Cを通過する光と, 点Cで反射する光について, 位相差をもたらす経路差と光路差を図の屈折角rを用いてそれぞれ表せ。 (3) (2) , 両方の光を遠方の点Eで観測したとき, 暗く見えるための条件式を求めよ (4) この単色光を薄膜に垂直に入射させたとき, 反射光が最も弱められる場合の量 小の膜の厚さdを求めよ。 薄膜 348,349 解説動画 A 屈折率n DP E 日比↓小の柑質からの媒質へ入射する場合なので

くさび形薄膜、（3）傾きが小さいとはどういうことですか？上側の間隔とはなんですか？傾きが小さいほどxが大きくなる理由もわかりません。 図で教えてくれませんか

奈 295 くさび型空気層による干渉 右図のように平らな2枚の↓ 平面ガラスを重ね, 一方の端に厚さDの物質を挟んで,くさ CELC び形の空気層をつくった。 ガラス板の上方から波長の光を当A てたところ、多数の明線の縞が見られた。このとき, ガラス板 の端Aからだけ離れた点 C では明線が観測された。 L 点における空気層の厚さはいくらか。 動かした=変化学店 (2) 上側のガラス板を鉛直上向きに Ayだけゆ 動かしたところ, 点Cで観測さ (3) れる光は明菜→暗殺→明→昭線と変化した。 このとき,yを入を用いて表せ。 端に挟んだ物質を固定したまま、上側のガラス板を指で 717 「強く押して、ガラス板をたわませたとき, 上側から観察した 明線の間隔 4.x の様子はどのようになるか簡潔に述べよ。 センサー 94 ヒント 293 (1) S, から直線 PO に垂線を引いて, 三平方の定理を用いる。 ・あっさは母だけ違う JER clo Id ・L HB 23 光の回折と干

薄膜の干渉等で、波の位相がπずれると明線条件式と暗線条件式が入れ替わる事は分かるのですが、この時、スクリーン上でも明線の位置と暗線の位置も反転して逆になるのですか？

光の干渉の質問です。このような問題でmがいくつから始まるか書いていない時、どうするべきですか？ また、2dm×nl=λ/2×2(m-1)の2(m-1)は2mじゃないのはなぜですか？

光 <<さび形> 2 (慶応大) いい <>:*TO* 図のように、ガラス板 A の上にガラス板Bを重ね、 その一方の端にアルミ薄膜をはさみ、 くさび形をした薄い層 POQ を作る。 ガラ ス板Bの上方からガラス板 Aに垂直に単色光を入射させた。 このとき、 上から見ると平行で等間隔の明暗のしま模様が見られた。 (1) 暗い部分のしまについて, しまの本数を左から数えることにする。 このとき、真空中での波長を入とすると, "番目のしまの位 置における薄層の厚さは,およびm とどのような関係にあるか。ただし, ガラス板 A, ガラス板Bおよび薄層物質の屈折率を,それぞれ , B およびと し,それらの大小関係が, (7) NA>n, NB>NL (イ)>>B (ウ) (ア) NA>nn のとき、 干渉条件より、 同位相のとき、弱めあう条件 2 - × 奇数 2 光路差 2dm X NL = = 2 2 偶数 ×2(m-1) 2m-2 固定端反射が 1回あるので, <-- 偶奇が入れ替わる 光路差 = 経路差 × 屈折率 ※このときかける屈折率は, 経路差が含まれる「空気の屈折 ⇔:.dm = (m-1) 2nL dm を求めよ。 の3つの場合について 薄層 (NL < NB) に反射されるので、 自由端反射 ガラス板 B ガラス板 A ガラス A(n^n) 24 y 光 OP Fdm ガラス板 B Q アルミ ガラス板 A P 薄層 アルミ (NL) ル箔 D W RE

答え合わせをしたいのでこの問題を解いてほしいです。

倍になるか。 A2 空気 ⑤ 薄膜による光の干渉 (p.206~207) 図のように,屈折率 n (n> 1), 厚さd[m] の薄膜がある物質の表面をおおっており 波長1[m]の単色光が空気中から薄膜に入 射角iで入射した。 このとき, 薄膜の上面 で反射する光① と, 薄膜の上面において屈 折角で屈折し,薄膜の下面で反射する光 ②の干渉を考える。 これらの光は,図中の点A1, A2 において同位相であった。 た だし ある物質の屈折率はより大きいものとする｡ 屈折率 n ある物質 明緑の間隔は何 B 2 BL d CARIT (1) 光①は図中の点B1 での反射によって, 位相が変化するか, それとも変化し ないか。 また 光 ② は図中の点Cでの反射によって, 位相が変化するか, それとも変化しないか。 (②2) 点 B で反射した光①と,点Aに入射して、点Cで反射して点 , を通過した 光②の光路差をn, dr を用いて表せ。 (3) 光①と光②が弱めあうための条件式を, n, d, r, im(m=0,1,2,..)を 用いて表せ。 (4) 単色光が垂直 (i = 0) に入射するとき, 光①と光②が弱めあうための最小の膜 の厚さ do [m] を求めよ。

(2)のDでの位相の変化がπになるのは何故ですか？ 屈折率がより大きい媒質との境界面で反射する時に位相がπズレるのでは無いのでしょうか。

412. 薄膜の干渉 空気中を進んできた単色光が, 油膜 の表面, および裏面で反射する。 油膜への入射角を Q1, 屈折角を 62, 光の波長を入, 油膜の厚さをd, 油の屈折 率をnとする。 nは水の屈折率よりも大きいとして 次 の各問に答えよ。 空気 油 n 0₁ A 日 2 A' B ©2020Viacom I 02.02 CA (1) 油膜中での光の波長はいくらか。 水 (2) 点C, および点Dで反射する光の位相の変化は, そ れぞれいくらか。 (3) 光の屈折によって、波面 AA'は油膜中で波面 BD になる。 油膜の裏面で反射する d 0₂ 光が余分に通る経路 BC+CD を求めよ。 (4) 膜の表面、および裏面で反射した光は、点Dで出あって干渉する。m=0,1,2,…. として,反射光が強めあう条件式を示せ。 例題54

写真の問題についてですが、光路長を用いずに、立式しようとしたら、どのような式になりますか？(立式の際の考え方があると助かります)

se ** 55 * 波長の光を当て, スリット S の前に屈折率 n, 厚さDの薄膜を入れると中央の明線は上下どちらへずれ るか。 またずれの距離をd, l, n, D で表せ。 55 AI An S₁ 点A以後の光路差Lは L=(nD+S₁P)-(D+S₂P) =(n-1)D+(SP-SP) dx' =(n−1)D+· 1 L=miより x': いが増すと貝の値に =1/{m²(71) D}近づく はくまく 薄膜がない場合 (D=0 とすればよい) の x=lmi/dと比べると、 同じmに対し ては, n>1よりx' <x よって 下へずれる。 (n −1) DI ずれの距離は x-x'= d しま この値はm によらないから, 縞模様 は等間隔のまま全体が下へずれることが 分かる。 入 IS1

(5)解説で「⑤式において、θ＝135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること｡ (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら､山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263