なぜ振動数が5.0なのですか？

317 水面波のドップラー効果 水深が一定な 水槽中の静かな水面に、細い針金の先端につけた小 球Pを触れさせ, 水面波を発生させる。 この水面波 は一定の速さ V[m/s] で, 円形に広がっていく。 小球は一定の速度で水面上を移動できるようになっ ている。 -40 200 40 x(cm) 図は,小球Pを毎秒 5.0 回水面に触れさせながら x軸の正の向きに速さ [m/s]で移動させたとき, 発生した水面波をある時刻に観測し たものである。 図の実線は水面波の山の位置を表している。 (1) 水面波の伝わる速さ V[m/s] を求めよ。 (2) 小球Pの移動の速さ [m/s] を求めよ。 (3) 図のQの位置で観測される水面波の振動数f [Hz] を求めよ。

クについてなのですが、なぜ角度を大きくしても波長は変わらないのですか？ この答えは②です

キ ク 問5 次の文章中の空欄 に入れる式と語句の組合せとして最 も適当なものを、後の①~⑥のうちから一つ選べ。 6 図6のように、 底面が水平で十分に大きい水槽に水を入れ, 一定の厚さの ガラス板を水槽の底に沈める。ガラス板を沈めていない部分を領域1,ガラ ス板を沈めて浅くした部分を領域2とする。領域1で振動板を水面に触れる ようにして一定の振動数で鉛直方向に振動させたところ,水面波が伝わり, 領域1と領域2の境界面で屈折した。このときの波面の様子を写真に撮って 調べたところ、図7のようになっていた。 領域1を伝わる波の波面と境界面 のなす角度は45°,領域2を伝わる波の波面と境界面のなす角度は20°で あった。このとき,領域1を伝わる波の速さと領域2を伝わる波の速さ 2比は, 102 = キ である。 また, ガラス板の位置を変えて、領 域1を伝わる波の波面と境界面のなす角度を45°より大きくしたとき,領域 2を伝わる波の波長は、図7の場合と比べて ク ガラス板 . 領域2 領域 1 図 6 ZSME 振動板 ② (3) 領域2 ガラス板 キ 波面 : 領域 1 sin 45° sin 20° sin 45° sin 20° sin 45° sin 20° sin 45° sin 70° sin 45°: sin 70° sin 45° sin 70° 図 7 20 Warni ク 大きくなる 変わらない 小さくなる 大きくなる 変わらない 小さくなる MSR

なぜこの図にある波原はx軸の負の方向へ移動していると考えられるのですか？ 教えて下さい🙏

7 山の波面 S 図 4 l. l. l . l . l. COMMI R 48

(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

(2)の波の数はどういう意味ですか？ １波長ということですか？

290 波の屈折■図は,境界面で接している媒質1と媒 媒質1 質2において, 媒質1から入射した平面波が屈折して媒質 2 へ入っていくようすを表している｡図中の破線は、ある瞬間 境界面 における平面波の山の位置を表している。 波の振動数をf, 境界面における山と山の間隔をd, 媒質1と媒質2において 山を表す波面と境界面のなす角をそれぞれ01, O2 とする。 媒質2 [1) 媒質1での波の波長 入1. 媒質2での波の波長 入を求めよ。 2) 境界面上の点Aにおいて,単位時間当たりに媒質1から届く波の数 N を求めよ。 3) (2) N' は,単位時間当たりに点Aから媒質2へ出ていく波の数に等しい。 このこと N1 から, 媒質1と媒質2における波の進む速さをそれぞれ v1, v2 としたとき, v1と02 例題 56293 の間に成りたつ関係式を求めよ。 21 d A 0₁

(2)の波の数はどういう意味ですか？ １波長ということですか？

290 波の屈折■ 図は,境界面で接している媒質1と媒 媒質1 質2において, 媒質1から入射した平面波が屈折して媒質2 へ入っていくようすを表している。図中の破線は、ある瞬間 境界面 における平面波の山の位置を表している。 波の振動数をf, 境界面における山と山の間隔をd, 媒質1と媒質2において 山を表す波面と境界面のなす角をそれぞれ 01, O2 とする。 023 (1) 媒質1での波の波長 入1. 媒質2での波の波長 2 を求めよ。 (2) 境界面上の点Aにおいて,単位時間当たりに媒質1から届く波の数 N を求めよ。 (3) (2) N1 は,単位時間当たりに点Aから媒質2へ出ていく波の数に等しい。 このこと から, 媒質1と媒質2における波の進む速さをそれぞれ v1, v2 としたとき, ひとひ 例題 56 293 の間に成りたつ関係式を求めよ。 I 媒質 2 0₁

問9で、sinθ=√3/4なのは何故ですか？

例題 2 屈折波の波面 図のように,平面波が境界面に達した。 屈折 波の波面を作図せよ。 ただし, 媒質 I に対す る媒質ⅡIの屈折率を2 とする。 2 (+式 (9)) から, 01=n12=2 V₂² V₁ T 境界面 -= 1212 V₁ 指針 屈折の法則 -=n1z(p.152・式(9))から, 媒質ⅡIにおける波の速さが,媒質 V2 Iにおける速さの何倍になるかを求める。 ホイヘンスの原理にもとづいて素元波を描 き, 屈折波の波面を作図する。 解 媒質 I, I における波の速さをそれぞれ v1, v2 とすると, ma 逆の屈折る V₁ V2 V2 であり、媒質 Ⅱ における波の速さは, 媒質 Ⅰ における速さの1/12/2になる。図のように,B2 からAB におろした垂線とA,B との交点 B2C の素元波 (半 をCとして, B, から半径 円) を描く。 このとき, B2 からこの素元波に 2 引いた接線が, B2 を通る屈折波の波面となる。他の波面は,入射波の波面と境界面の『 交点から,この接線に平行な線を引くことで求められる。 B1 B2C 2 B2 入射波 の波面 媒質 Ⅰ A2 媒質 ⅡI] 屈折波 の波面 入射波 の波面 媒質 Ⅰ 媒質 Ⅱ 問9 類題例題2で,入射波の波面と境界面のなす角を60° とする。このときの屈折角 を0として,sin0 の値を求めよ。答えは分数のままでよく, ルートをつけたままでよい。 8 平面波 障害物に を送ると, にまわりこ 回折は, 部分にも すき間 (a))。 した る (図 波長よ の

なぜ点Cから接線を引くのですか？

基本例題 56 波の屈折 媒質1の中を矢印の向きに進んできた平面波が境 界面 XY に入射し、 屈折して媒質2へ進む。 図はあ る瞬間の入射波の山の波面を示す。 入射波の波長は 3.0cm, 振動数は8.0Hz. 媒質1に対する媒質2の 屈折率は 2.0 とする。 X Y (1) (a) 媒質1の中での波の速さひ は何cm/sか。 AS-803-08-19日 媒質 2 (b) 媒質2の中を進む波の波長 2 は何cmか。 (2) 図の時刻における屈折波の波面 (山を連ねた線)を作図せよ。 08 より, 02= 2=1 媒質2での波の速さは媒質1での波の速さの半分となる。 指針 (2) 2.0 V2 解答 (1) (a) v=fd = 8.0×3.0=24cm/s 3.0 (b) 11 = n12=2.0入2= =1.5cm 2.0 1₂ (2) 右図のように, 媒質1での波の進行 方向BC をかく。 Aで媒質2に入っ た波の速さは, 媒質1での速さの半 分となるから, Aを中心として半径 媒質 1 が 1/2/BC がBCの円をかく。 Cからこの円 に引いた接線の接点をDとすると,AD が屈 折波の進行方向となる。 よって CD が屈折 波の波面と 媒質 1 なり、他も B これと平行 に入射波の 波面とつな がった直線 をかく。 XA C Y 媒質2 半径=12/BC

(2)なぜ点Cから接線を引くのですか？

基本例題 56 波の屈折 媒質1の中を矢印の向きに進んできた平面波が境 界面 XY に入射し、屈折して媒質2へ進む。 図はあ る瞬間の入射波の山の波面を示す。 入射波の波長は 3.0cm. 振動数は8.0Hz. 媒質1に対する媒質2の 屈折率は2.0 とする。 (1) (a) 媒質1の中での波の速さは何cm/sか。 (b) 媒質2の中を進む波の波長 2 は何cmか。 (2) 図の時刻における屈折波の波面 (山を連ねた線) を作図せよ。 解答 (1) (a) v=fd = 8.0×3.0=24cm/s (b) 1¹ =1 λ2 (2) 右図のように、媒質1での波の進行 方向 BC をかく。 Aで媒質2に入っ た波の速さは, 媒質1での速さの半 分となるから, Aを中心として半径 が1/12 BCの円をかく。Cからこの円 3.0 2.0 媒質 1 X Sol 指針 (2) 2.0= より, v=媒質2での波の速さは媒質1での波の速さの半分となる。 V1 V2 = n12= 2.0 A2= -=1.5cm 10 Y に引いた接線の接点をDとすると, AD が屈 折波の進行方向となる。 よって CD が屈折 波の波面と 媒質 1 なり,他も B これと平行 に入射波の X_A 波面とつな がった直線 をかく。 D 媒質 2 C Y 媒質2 半径=1/2BC

この問題の（3）何ですけど、、強め合う点は、山と山、谷と谷、弱め合う点は山と谷、谷と山じゃないですか。それで右上のグラスから読み取って数を数えて問題解いたんですけど、強め合う点が5本になっちゃうんですけど、なぜですか？答えは7本です。どう読み取ったらできますか

■24~25 制限時間10分 15点満点 問3 図のように、水面上で12cm離れた2つの波源 A, B が同位相で振動して、振幅の等しい波長4.0cmの波を出し している。 図の実線はある瞬間における波の山の波面破 は谷の波面を表している。 水面波の減衰は考えないものと する。 (1) 線分ABの中点は、2つの波が強めあう点か, 弱めあう点か (2) A,Bからの距離の差が10cmである点Qは、強めあう点か、認めあう点か。 (3) 線分AB上 (A,Bを含む)に強めあう点を連ねた双曲線と弱めあう点を連ねた双曲 9=480 弱よわめあう 線は何本ずつ描けるか｡ (1) 波が常に同位相で干渉するので、強めあう点である。 (2) A,Bが同位相で振動しているとき、両波源からの距離の差を1 [cm], 波長を (1=mλ 強めあう [cm] とする (m=0, 1, 2, …..)。 { 1 = ( m + 1/2 ) 2. 弱めあう Z=10cm, i = 4.0cm であるから 10=1212×5.0 で,弱めあう点である。 x=6-2m よりx=0, 20, 4.0 12 18 (3)(1)よりA,Bの中点は強めあう点である。そこから=2.0cmごとに強めあう点がある ので、0≦x< のとき (12-xx=mi (m=0,1,2,...) x<1/2のと 3)各2点 05256 ~// J 2x=12-mx4.0 2x≤12r-(12-x) = m (m= 0, 1, 2, ...) x=6+2m よりx=6.08.0、10、12 以上の7点となる。 また、弱めあう点は強めあう点の間にある｡(強めあう点から でx=1.03.0、5,0 7,09.0、11の計6点となる。 (1)(2)各1点 (1) 強めあう点(2)弱めあう点 (3) 強めあう点の双曲線:7本、弱めあう点の双曲線: 6本 6≦x≦12 12 2x=12+mx4.0 =1.0cmの位置)にあるの 12