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理科 中学生

中3実力テストの問題です。どなたか丸を付けた問題の解説をしてくださると助かります…🙏

IV 1 光の屈折について調べるために、<実験① ~ ④> を行った。 次の問いに答えよ。 <実験① > 水そうに水を半分程度入れて、レーザー光を水から空気へと入射した。 こ のときの光の道筋を真横から観察したところ、 図1のようになった。 図1 <実験②> 次に < 実験 ① > で光が出ていった方向から、レーザー光を空気から水へと 入射した。このとき、 光は図2のように、 <実験 ① > で見られた光の道筋を逆向きに進 んだ。 図2 空気 水 <実験③> 図3のように、 水平な机の上に1目盛り1cmの方眼紙を置き、その上に直 方体のガラスを置いた。図4はこのときのようすを上から見た模式図である。 まず、 a方 眼紙上の点Aに頭部が黒いまち針を刺した。 次に点Bに頭部が白いまち針を刺し、 ガラ スを通してまち針を見て、 b2本のまち針がちょうど重なって見える位置を点0とした。 <実験④> <実験③>の装置で、観察する場所を図5の点0℃に移動したところ、点Aのまち針はガ ラスの側面 X を通して見ることができなかった。 図3 直方体のガラス 図4 図 5 A 方 方眼紙 ガ O' 机 (1) <実験①>で光の入射角は、図1のア〜エのうちどれか。 適切なもの1つ選んで、その記号を書き なさい。 A +B (2) <実験③>で下線部aのとき、点Aを出てからガラスを通して点0に届く までの光の道筋を右の図に書け。 to (3) <実験③>で下線部 b のとき、 ガラスを通して見たまち針と、 ガラスの上にはみ出て見えた2本 のまち針の頭部の見え方として、 適切なものを、次のア~エから1つ選んで、 その記号を書きなさい。 ア (4) 実験④で、点Aのまち針が見えないのは、図5で点Aから出てガラスに入り、側面 Xに入射した 光のうち、屈折して空気へ進む光がないためである。 側面 X で起きたこのような光の進み方を何という か。 まち針 [X] TL 空気 ウ水

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物理 高校生

光の干渉の問題です。 屈折率nが1より大きいか小さいかはどこでわかりますか?

基本例題 68 薄膜による光の干渉 339,340 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。 E 薄膜 (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。 屈折率n 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最 小の膜の厚さ dを求めよ。 指針点 B, 点Cでの反射はいずれも,屈折率小の媒質から大の媒質へ入射する場合なので,位 相が変化する。 強めあい・弱めあいの条件式を光路差で書くときは, 真空中(または空気中) の波長を用いる (経路差で書くときは,膜中の波長を用いる)。 (4) は垂直入射なので, r=0° 解答(1)点C:屈折率小の媒質から屈折率大 (3) 点Bと点Cの反射で, ともに位相が逆に の媒質へ入射する場合なので, 反 なるので,暗く見えるための条件式を, 光 射の際, 位相は逆になる。 路差で考えれば 点B: 物質の屈折率は膜の屈折率よ り大きいから, 点Cと同様, 反射 の際, 位相は逆になる。 2nd cosr=m+ = (m+/1/2) ² 1 (m=0, 1, 2, ...) H (2) 図より 注 経路差では 2dcosr=m+- (m + 1/2 ) ²/1/2 2n 経路差 (4)r=0°より cosr=1 だから, ① 式より =DB+BC A C =DC' 2nd=(m + 2)a 12 r/D =2dcosr 最小の膜の厚さは,m=0 より 光路差 2nd = 1/2/2 入 to bella よって d=- = n × 経路差 4n =2nd cosr B 物

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