(2)～(4)[特に(3)(4)]が複雑に感じてしまいあまり理解できません。どうすればイメージがつかめるでしょうか……🙇

[知識] 414. 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 01, 屈折角を 02, 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する。 (1) 油膜中での光の波長はいくらか。 A' 空気 AN D ↑ B 油n d 02 O2 O21 (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。 C 水 (3) 光の屈折によって, 波面 AA' は油膜中で波面 BD 02 になる。油膜の裏面で反射する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で出会って干渉する。 m = 0, 1, 2, ... として,反射光が強めあう条件式を示せ。 例題55

この(1)においてs→m1→Dへの光は波が9個進むのにおいて、s→m2→Dへの光は進まないと考えてよろしいのですか？ そう考えると9回強め合う理由が納得いくのですが、光は常に出てるのでs→m2→Dへの波も動くと思ってしまいましたが説明お願いします

30 30 波動 8 光の干渉 Sは任意の波長の単色平行光 線を取り出せる光源 Hは光の 一部を通し一部を反射する半透 明鏡(厚さは無視) Mt. M2 は 光線に垂直に置かれた平面鏡 Dは光の検出器である。 Sから 出た光線は,Hを通りで反 射され再びHで反射されてDに 入る光線と、はじめHで反射さ Ma S H Mi OD れたあとMで再び反射されてからHを通りDに入る光線とに分かれ る。この2つの光線がDで干渉する。 装置全体は真空中に置かれて いる。 はじめ光路差はなく、光はDで強め合っているとする。 光の波長を 5.00×10-〔m〕 とし, M. を図のように距離だけ右へゆっくり平行 移動する。 移動を始めてからd=2.25×10 〔mm〕 までに, Dでは光 が (1) 回強め合うのが観測された。 次にM」 をその位置(平行移 動した位置)で固定する。 そこで、波長をゆっくり減少させていった ら (2) [m] で再び強め合った。 次に波長を 5.00 ×10-7 (m)にも とし、今度はゆっくりと波長を増加させていったら、はじめに (3)〔m)で弱め合った。 最後に、波長を 5.00 ×10 [m]にもど し、HとM』の間に屈折率nが1,500で、厚さが48.8 [μm〕sts 49.4 [μm〕 であることがわかっている平行平面膜を、光線に直交する ように置いたら、光はやはり強め合った。これから、この膜の厚さは (4) [μm) であることがわかる。 (東京理科大)

物理の波の薄膜の干渉についての問題です。 写真2枚目で、太線部がλ/2であればよいと書いているのですが、なぜそうなるのかがいまいちピンと来ません…。 「光が往復するから」とは書いているのですが、これだけだと理解出来なかったので、なぜ太線部がλ/2になるのかを教えて頂きたいで... 続きを読む

明線 2d= 2d=(m+)a ... (1)

（2）です。黄色マーカーがなぜ2がどこからきたのかわかりません

解 例題 90 絶対屈折率 1.5の油膜が水面に広がっ ている。この油膜に真上から波長 6.0×10-7mの単色光を当て、その反射 光を観察する。 空気の絶対屈折率は1.0, 水の絶対屈折率は1.3とする。 空気(1.0) 油 (1.5) 水 (1.3) (1)この光の油膜中での波長はいくらか。 (2) 油膜の表面での反射は固定端反射と同じであり、裏面(水との 境界)での反射は自由端反射と同じである。この光の反射光が強 め合う最小の油膜の厚さはいくらか。 (1) 屈折率 1.5の油膜中における光の波長は 16.0×10™ x'= == 1.5 1.5 4.0×10m 〔m〕 {2}屈折率の小さな空気から屈折率の大きな油へ進む光の反射では、固定端 反射と同じ反射が起こり、反射の際に半波長分のずれ(π[rad〕だけ位相 のずれ)が生じる。一方、屈折率の大きな油から屈折率の小さな水へ進む 光の反射では,自由端反射と同じ反射が起こる。このように、固定端反射 が1回ある場合の干渉条件は、 強め合い: (光路差) (m+ +1/2),弱め合い(光路差) mλ となる。ここで,入は真空中の波長、 は整数である。 油膜の表面で反射した光と、裏面で反射した光の光路差は油膜の厚さを dとして, 2×1.5xdとなり、反射による位相のずれを考慮して, 反射光 が強め合う条件は, 2x1.5xd=60×10×(m+1/2)(m=0,1,2, ...) d = 2.0 × 10x (m +) dの最小値は,m=0 とおいて do=2.0×107× = 1.0 × 10(m)

物理のエッセンスからです。 解答にある、n >1とありますが、何故そう言えるのかがわかりません。

は,,,育の明線は中央に近い順にとのよりに並んで現れるが。 P.127 波長の光を当て, スリットS」の前に屈折率 n, 55** 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。 |S₂ 入 光学距離を使用 n IS1

光の干渉についてです。 この場合、なぜλに1/nが掛けられるのでしょうか。 薄膜の屈折率がnで波長がn分の1というところまでは言われてみたら何となくでは分かるのですが、、、 本当になんとなくの為、言われないと分かりません。そのため付くつかないの区別を教えて頂きたいです。 ま... 続きを読む

(b)干渉条件 薄膜の表面と裏面での反射光が干渉す る。薄膜の屈折率がn>1のとき,表面での反射で は位相がずれる。 屈折率1 0₁ 0 空気 ↑ 強めあう: 2dcos0 = (2m+1) ..13 n 2n 入 弱めあう : 2dcos02=2m・ d022 C2d cost, 2d cos 02 02 薄膜 2d ･･･14 2n 屈折率1 空気 (m=0, 1,2, ...)

どうして下へずれるのかが分かりません 解説お願いします🙇‍♀️

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。 n D IS2 IS1

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

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

（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