(2)なのですが 私は黒く塗っている丸いところが変位が最大だと思い、それは1/2周期なので1/2T×v＝Tv/2としたのですがどこが間違っていますか？

知識 物理 やや難 963. 平面波の反射 水をはった十分に広くて底入射波、 の平らな水槽で, 平面波が入射角 6 で境界 AB に 達している。 図は, ある時刻の入射波のようすを 上から見たもので, 波の山を実線,谷を破線で表 している。 波の速さをv, 周期をTとする。 A (1) 波の反射角はいくらか。 1回振動するのに (2) 入射波と反射波が干渉し,変位の大きい場 かかる時間 所が無数に見られた。 境界に最も近く、 変位が鉛直上向きに最大の場所(境界を除く) の境界 AB からの距離はいくらか。 ただし、波の位相は反射で変化しないとする。 (3) 変位が鉛直上向きに最大の場所は, 境界 AB と平行な方向に沿って並んでいる。 隣りあう場所の間隔はいくらか。 (4) 変位が鉛直上向きに最大の場所は、どの向きにどれだけの速さで移動しているか。 B

これどうして計算の時に毎回mとmmを合わせないと行けないんですか？

D である。 経路 1,2の経路差は ( (③3) さを表すと, AD=( ① ),BC=( ② となる。2つの経路の光が強めあうのは,経路差が波長の( ④ )倍のときである。 (2) 入射角i=45°のとき, 反射角 45°で反射して強めあう光の位置に対して, すぐ隣の 強めあう回折光の角度はr=50°であった。 この単色光の波長は何mmか。 sin45°=0.707, sin50°= 0.766 として, 有効数字2桁で答えよ。 (富山大改) 426. ニュートンリング■ 点Oを中心とする曲率半 径Rの平凸レンズLを, 平らなガラスGの上に置く。 レンズの光軸から距離dはなれた点Pで出た光が、 Lの上面に垂直に入射し, 点T, Dで反射する。次工 の文の( )に適切な式, 数値を入れよ。 TD間の空気層の厚さ6は,d, R を用いて, d R b=( 1 )と表せる。 -≪1 とすると,b=(2) となる。 光の波長入,正の整数m を用いると,26=( 3 ) のときに反射光は強めあう。 LとGの間を屈折率1.5 の液体 で満たし (L と Gの屈折率は等しい), i = 6.0×10-7 m とした。 最も内側の明環が (11. 茨城大改) d=0.90mmの位置で観察されたとき, R = ( 4 )m である。 ヒント 424 Sから鏡で反射してスクリーンに達する 425 (2) 入射角と反射角がい場合, 経路 426 (4) 液体中では光 変化する｡ P してSと対称な位置からの光とみなせる。 差は生じない。 269

（３） m+1じゃないですか？

(2) ス 光はA,Bに逆位相で達している。 すなわち, スリットSからA, B までの経路差 SA-SBが, 半波長 1/2の奇数倍となる。 SA, SB の それぞれを斜辺とする直角三角形において, 三平方の定理から (図2), SA=√/P+ (x+2) =√/1+ ( x + 1/² ) ² = 1 { 1 + 2 ( x + 1/² ) } SB=√/P+(2-x) =√/1+ (1/2 = x ) ² = 1 { 1 + 1² ( 1 / ² = ² ) } これから, SA-SB|=d 経路差 [SA-SB | が入/2の奇数倍となるので. 入 d=(2N+1)/12 y=(N+12) 12 (3) スクリーン XX' を移動させる前,点Pが次の明線となる条件は, 入 (1) の結果から, d=2mx/1/23 =mi... ① dx は変化しないので, Lが大きくなると, 条件式を満たすmは 小さくなる。したがって, XX' と AB の距離がL+ 4L になったとき, P は (m-1) 次の明線になる。この条件式は, =(m-1)入...② X L+AL 式 ① ② の辺々を割ると, d- V 424. ロイド鏡 解答 最も近い輝点: L+AL L SL m m-1 9LA Ad AL= LA 5番目の輝点: 4d' 指針ロイド鏡は,スリットSから直接届く光と,平面鏡 で反射して届く光を干渉させる実験装置である。鏡で反射す るとき,入射角と反射角は等しく, 反射光の経路の長さ(S→ DE) は, 鏡に対してSと対称な位置S'からEまでの長さ と等しくなる。すなわち, ヤングの実験と同様に考えること ができる。 ただし、鏡で反射した光の位相が逆になることを S' || 考慮する必要がある。 解説 鏡に対してSと対称な位置S' は, 鏡から距離dはなれている。 L m-1 スクリーン上の点をEとすると, 鏡で反射する光の経路の長さ (SD →E) 直接Eに届く光とS' Od, y la 112 分に小さいの一 同様の近似を用 図2はSを させたとして が､A側に移動 しても、同じ れる。 また。 しても、同じ れる。 図 2 OLが大きく て、隣りあう 4x=LA/dt り明は点 かる向きに利 D SE

（2）なぜ、これは強め合いの条件を使うんですか？ 優しい方どなたか教えて欲しいです

る。 少の薄 RU 真 どのよ 943 ラス 目の可視 94 光 装置で、光源から波長の光を入射させて実験をし 299 ヤングの実験 右図のようなヤングの実験の 点を原点O, スクリーンと複スリットの距離をL た。 S, S, がら等距離の位置にあるスクリーン上の (1) 屈折率n, 厚さの物質Aをスリット S, の前に置いた。 このとき, 光は物質に対 してほぼ垂直に物質を横切るものとして, 単スリットと複スリットの間で生じる光路 = dはLに比べて十分小さいものとする。 差を求めよ。 (1)で、もともと原点Oにあった縞模様はどちらにいくら移動したか。 (3)物質Aを取り除き,スリット So を図の矢印の向き(下向き)にゆっくりと動かした。 物質を取り除いた後,干渉縞の明暗が初めて反転したときのS,S,-S,S2 はいくらか。 5番目と だけずれ | Step ただし、 94 3 解答編 p.163~166 (1) id, 0, を用いて表せ。 次に、図2のように波長がわずかに異なる。 波長の光を当てると, その1次の回折光を同じ 源 201 300 回折格子 格子定数d の回折格子に,波長入の単色 光を当ててスクリーンに向かわせると,図1のようにスク リーン上で明点が観察された。 図2のように、回折格子に 入射する光の進行方向と回折格子に立てた法線とのなす角 回折光と回折格子に立てた法線のなす角をβとする。 ここでは,α<βの場合を考え, 反射面に入射した光は, 反射面を中心とした素元波を発生させて、 様々な向きに広 がって進んでいくと考えてよいものとする。 (1) 経路 AD, BC をそれぞれ求めよ。 (2) 隣り合う回折光が強め合うときの条件式を書け。 図2 (3) 入射角α = α′で入射し、同じ角度で反射した光 (0次) に対して,最も近い明線の回折光 (1次) がβ=β' を満たすとき,角α'と'の間に成り 立つ式を求めよ。 の方向で観測するためには,回折格子をゆだ け傾ける必要があった。 (2) 経路の差P'A+ AQ' をd, p, 0, を用いて表 せ。 (3) - d, 0, を用いて表せ。 ただし, in cosp=1 と近似せよ。 である。 1 A 入射光 d S 回折格子 6801 回折格子図1は、格子定数dの回折格子に垂直に波長入の光を当て,入射光と の角をなす方向で干渉が起こることを説明した図である。このとき, 1次の回折光は 0 = 0, の方向で干渉を起こした。 PLA A 10 1 図1 図1 スクリーン 回折光 C D B 101 図2 (2) ASP'=, ∠ASQ'=0,-p 基礎 物理 23 その回折と干渉 185

なんでこれ強め合うんですか？明るい、暗いの条件、言われてないんですけど

る。 少の薄 RU 真 どのよ 943 ラス 目の可視 94 光 装置で、光源から波長の光を入射させて実験をし 299 ヤングの実験 右図のようなヤングの実験の 点を原点O, スクリーンと複スリットの距離をL た。 S, S, がら等距離の位置にあるスクリーン上の (1) 屈折率n, 厚さの物質Aをスリット S, の前に置いた。 このとき, 光は物質に対 してほぼ垂直に物質を横切るものとして, 単スリットと複スリットの間で生じる光路 = dはLに比べて十分小さいものとする。 差を求めよ。 (1)で、もともと原点Oにあった縞模様はどちらにいくら移動したか。 (3)物質Aを取り除き,スリット So を図の矢印の向き(下向き)にゆっくりと動かした。 物質を取り除いた後,干渉縞の明暗が初めて反転したときのS,S,-S,S2 はいくらか。 5番目と だけずれ | Step ただし、 94 3 解答編 p.163~166 (1) id, 0, を用いて表せ。 次に、図2のように波長がわずかに異なる。 波長の光を当てると, その1次の回折光を同じ 源 201 300 回折格子 格子定数d の回折格子に,波長入の単色 光を当ててスクリーンに向かわせると,図1のようにスク リーン上で明点が観察された。 図2のように、回折格子に 入射する光の進行方向と回折格子に立てた法線とのなす角 回折光と回折格子に立てた法線のなす角をβとする。 ここでは,α<βの場合を考え, 反射面に入射した光は, 反射面を中心とした素元波を発生させて、 様々な向きに広 がって進んでいくと考えてよいものとする。 (1) 経路 AD, BC をそれぞれ求めよ。 (2) 隣り合う回折光が強め合うときの条件式を書け。 図2 (3) 入射角α = α′で入射し、同じ角度で反射した光 (0次) に対して,最も近い明線の回折光 (1次) がβ=β' を満たすとき,角α'と'の間に成り 立つ式を求めよ。 の方向で観測するためには,回折格子をゆだ け傾ける必要があった。 (2) 経路の差P'A+ AQ' をd, p, 0, を用いて表 せ。 (3) - d, 0, を用いて表せ。 ただし, in cosp=1 と近似せよ。 である。 1 A 入射光 d S 回折格子 6801 回折格子図1は、格子定数dの回折格子に垂直に波長入の光を当て,入射光と の角をなす方向で干渉が起こることを説明した図である。このとき, 1次の回折光は 0 = 0, の方向で干渉を起こした。 PLA A 10 1 図1 図1 スクリーン 回折光 C D B 101 図2 (2) ASP'=, ∠ASQ'=0,-p 基礎 物理 23 その回折と干渉 185

(3)でβ<<1とできる理由を教えてください

解答 (1) 図より 例題3-17 図のように,頂角 α の直角プリズム ABCが 空気(屈折率を1.0 とす る) 中に置かれている いま,空気中の波長が入 の単色光平面波をプリズ ムのAB面に垂直な方 向から入射させたとこ ろ, プリズムを透過した 光波は,プリズムの下方DE間を通って直進した同じ単色光平面波と。 の角度をなして重なった。 このとき形成される干渉じまをFG面にスク リーンを置いて観測する。 次の各問いに答えよ。 プリズムを透過した光波のプリズム AC面における屈折角β を求めよ。 プリズムのこの光波に対する屈折率 n を求めよ。 頂角αが非常に小さいとしたとき, δをnとαを用いて表せ。 FG面はプリズム下方 DE を通って直進した光波の進行方向に対して 垂直とし、この面内に図のようにx軸をとる。 プリズムを透過した光 波の波面はその進行方向と垂直であるから, x=0の位置を通るこの光 波の波面は破線で示したようになる。 このとき FG面上に形成される干 渉じまの隣り合う明線の間隔 4x を求めよ。 屈折角 β=α+8 (2) 屈折の法則より n= BA95HX- sin B sin (a + 8) sina sina (3) α<1,β=α+ 8≪ 1 だから ( 2 ) の結果より n= a+d a 8= =(n-1)α(p.227 発展 プリズムで屈折した光の干渉 A TB BDC E (18 α d 8 C F x=0 G 249 (北海道大) 8

４１４と同じ解き方で４１５を解いたら単位が合いませんでした、単位の合う計算式をください

202 章 波動 屈折率n, 厚さdの透明な平板がある。 真空中 413. 光学距離 で波長の光が、この平板に垂直に入射して透過するとき,平板 の厚さに相当する光学距離を求めよ。 また, 真空中の光速をcと して,平板中を光が進む時間を光学距離から求めよ。 (3) 点0付近は, 明線と暗線のどちらになるか。 (4) 明線の間隔を, 1, 入, D を用いて表せ。 ↓↓ 414. くさび形空気層の干渉図のように2枚の平 らなガラス板A,Bを重ね, 接点Oから距離はなれ た位置に、厚さの薄い物体をはさむ。 上から波長入 の光をあてると、明暗の干渉縞が観察された。 点Oか ら距離xはなれた点Pにおける空気層の厚さをdとし て、次の各問に答えよ。 0 (1) m=0,1,2,…とし,反射光が強めあう条件式を, m, d, 入を用いて表せ。 (2) dを,x, l, D を用いて表せ。 光 屈折率 n A x 415. くさび形空気層の干渉 図のように, 長さ 0.20 mの平らなガラス板2枚の間に, 厚さ 0.030mm の紙 をはさみ, 薄いくさび形をつくる。 これに上から単色 光をあてると,明暗の干渉縞が観察された。 次の各問 に答え (1) 単色光の波長が4.8×10mのとき, 明線の間隔はいくらか。 (2) (1)と同じ光を用いて, 2枚のガラス板の間を屈折率1.3の液体で満たすと,明線 の間隔はいくらになるか。ただし, ガラスの屈折率は1.3よりも大きいとする。 ↓ ↓ 0.20 m- 416. ニュートンリング 図のように、平面ガラスの上に,光 曲率半径Rの平凸レンズを凸面を下にして置く。 上から 波長の単色光をあてると, レンズ下面とガラス上面で反 射する光が干渉して, 明暗の環が観察された。 (1) レンズの中心Cから距離はなれた点Bにおいて 空気層の厚さがdであったとする。 d を, R, r を用い て表せ。 ただし, R≫d とする。 (2) m=0,1,2,…として,反射光が強めあう条件式と,弱めあう! (3) 点Oから見ると, レンズの中心は間 ↓光 R D d 0.030mm A d B

答え合わせをしたいのでこの問題を解いて欲しいです。できれば途中式もお願いします

気と磁気 4 回折格子 (p.203~204) 格子定数 d[m]の回折格子に,波長[m] の緑色の光を垂直に当てると, 後方1 [m] の位置にあるスクリーンに明暗の縞がで 5きた。 スクリーンの中央0から, 距離 x [m] 離れたスクリーン上の点Pに向かう光と 入射光のなす角を0とする。 ただし, 0 10 15 回折格子 光 0 P X はきわめて小さく, sintan 0 が成りたつとする。 (1) 点Pに明線ができるための条件式を, d, , lx, m (m = 0,1,2,…) を用 いて表せ。 (2)隣りあう明線の間隔 4x [m] を, d, 入, lを用いて表せ。 (3) (a) 緑色の光を、赤色の光にかえると、明線の間隔は小さくなるか、大きくな るか｡ (b) 単位長さ当たりの筋の本数が2倍の回折格子にかえると, 明線の間隔は何 倍になるか。 第3編 波

(3)について x=0で腹になるのは何故ですか？

[A] 平面波Aがx軸の正の向きに伝わっている場合を考える。 図1は時刻 t = 0 で の波のようすで,y軸に平行な実線は隣り合う波の山を表している。 平面波Aに よる水面の変位を原点O(0, 0) において” (0, 0, t) とすると,その時間変化は 図2で表され, ZA (0,0,t) = asin sin (2 t) である。ここで, a は振幅, Tは周期である。 (11 入 y (3) T 今 ZA(0, 0, ť) 図 1 (1) 平面波 Aの伝わる速さを求めよ。 (2) 平面波 A による水面の変位を座標 (x, 0) において z(z, 0, t) とする。 ZA (T, 0, t) をとを含む式で表せ。 (3) 平面波 A を完全に反射する壁を=0 (y軸上) に鉛直に立てると,x≧0の 領域には定常波が生じる。 壁が波を自由端反射するとして, ≧0の領域の 軸上で水面が振動しなくなる場所のうち、原点に最も近い位置の座標を求 めよ。 N MA (212QZA(2.0.4)=astinz 図2 -7- (1-7)

問3で、解答のマーカー部がわかりません。よろしくお願いします。

次に、図1の振動板を取り除き, ついたての隙間をふさぐ。 そして, ついたて から20cm離れた点 A の位置で水面に浮かべた小球を振動数 5.0 Hz で上下に振 動させると,点Aから波長10cmの円形波の水面波が発生した。 十分に時間が 経過すると,水面上には、ついたてに入射する波とついたてで反射した波が弱め 合う点を連ねた曲線が現れた。 図3中の実線(-) と破線 (-----) は,点Aを 中心に広がる波の、ある瞬間の隣り合う山と谷の波面をそれぞれ表している。た だし、波がついたてで反射する際に波の振幅および位相は変わらないものとする。 また、水面で発生した波は正弦波と考えてよいものとし、水槽内での波の減衰や 水槽の壁面での反射は無視して考えるものとする。 水面波 ① 1 ⑤ 5 ------ 2 ------ 66 ついたて 図 3 B 10 問3 ついたてに垂直で点Aを通る直線がついたてと交わる点をBとし (図 3), 水面上に波が弱め合う点を連ねた曲線が現れているときを考える。 点Aと 点Bの間を通る弱め合う点を連ねた曲線の本数として最も適当なものを 次の①~⑧のうちから一つ選べ。 ただし、 弱め合う点を連ねた曲線が点A または点Bを通る場合には,それらの曲線は除いて考えるものとする。 17 本 20cm n ③3 Ⓒ7 15 44