共通テスト模試の物理、光の屈折について 3️⃣までは分かったのですが、4️⃣が分かりません。なぜ左辺が2ndminとなるのでしょうか？

3 に入れる式または語句として最 4 問3 次ページの文章中の空欄 図3のような屈折率 nが空気よりも大きい薄膜に入射した光のうち, 経路1 の光は薄膜の下面の点Bで反射し、経路2の光は薄膜の上面の点Dで反射して, も適当なものを、それぞれの直後の{ }で囲んだ選択肢のうちから一つず つ選べ。 この二つの反射光が干渉している。線分 AC は空気中の光の経路に対して垂 直となっていて, これらの光は点Aと点Cで同位相であった。反射のとき 経路2 0 経路1の光のみ位相が一 -元変化 2 経路1 2 経路1の光のみ位相が元変化 D 空気 経路2の光のみ位相が一元変化 A 3 2 し、入射角を色々と 4 O 経路2の光のみ位相がイ変化 薄膜 1 6 経路1と2の光が共に位相が- 27変化 6 経路1と2の光が共に位相が元変化 空気 B と変えていったとき強めあう反射光が存在するための薄膜の厚さの最小値は、 図 3 入 0 4n 入 2n 2 真空中での光の波長を入として, である。 4 duin 2入 n 4入 2 最は1位後るずれるうtadを求れる? n n 0<M<Wa ha M.sin@. = M2 sm0.. Oロ

くさび形薄膜による干渉の理論です。 何故光路差がλ/2なのかが分かりません。解説よろしくおねがいします。

波動 2d = (m+=)入-O トク 明線間隔はダイレクトにも求められ る。隣り合う明線の位置は光路差で入 だけ違う(mが1増せば式①の右辺は 入増す)。そのためには右図で太線部 がであればよい。光が往復するか らだ。赤色部の三角形より 明 明 m m+1 0 -Ax 2 0 2, ;= Axtan0= Ax. : Ax= 20 ニ 2 暗線でも同じこと。

物理、薄膜についてです。写真は教科書を撮ったものなのですが、その緑でマークしたところと黄色でマークしたところがよくわからなかったので質問させていただきました。 緑:なぜ屈折率nをかけると光路差になるのか。 黄色:特に光イのほうがわからないです。 よろしくお願いします🙇‍♀️

図 37 のように,屈折率n,厚さd めに入射する光の干渉 A' 位相が A の薄膜に,光が入射角iで斜めに入射 πずれる E する場合を考える。このうち,A'→ B' 空気 B'→D→E のような表面で反射して目 薄膜 に達する光と, A→B→C→D→E (屈折率n) のような経路を通る光のに着目する。 え 入射波の波面は BB' を経た後,屈 京 不変 折して膜の中に入り, HD上に来る。 H2 5 位相は D' O図 37 藩膜に斜めに入射する光の干渉 したがって,光のの反射直前の位相は, 光③の点経における位相と等しい。 すなわち,光と光のの経路の差は HC+CDで,屈折角をrとすると, HC+CD=HC+CD'=DHD'=2dcosr 0 となり,薄膜の屈折率がnなので, 光路差は2ndcosrとなる。また, 光 のの点Dにおける反射では位相が元(半波長分)だけずれ, 光⑦の点Cにお ける反射では位相のずれが生じない。よって, 千渉条件は次のようになる。 強め合う (明) 入 :2nd cos r=[m+ ;ス=(2m+1) (m=0, 1, 2, …) 2 半波長の奇数倍 弱め合う (暗) :2nd cos r=m>= -2m (m=0, 1, 2, …) 128 2 半波長の偶数倍 このように,光が薄膜に斜めに入射する場合, 屈折率と膜の厚さだけで なく,屈折角によっても光路差は変わる。日中の空からの光のように, い ういろな波長の光が様々な方向から薄膜を照らすときは, 膜を見る方向に よって屈折角が変わるため,強め合う光の色も見る方向で異なるのである。 第3章 光 AAAAL

ヤングの実験、回折格子、薄膜に必要な公式教えてください🙏

なぜ入射角が大きくなると屈折角も大きくなるですか？ 中学校では例えば空気から水に入る『屈折の小さいものから大きいものに入る』時は反射角より屈折角が小さくなると学んだのに、矛盾してませんか？なぜ大きくなるのか教えてください

(1)図で、AA', BB', CC' は波面を表している。光Iが 「んでいる厚さdの油膜に, 波長aの単色光を入射角iで入 A→B→C'と進む間, 光ⅡはA→B→C と進むので, 下面で反射する光Ⅱが届くとし, 空気の屈折率を1, 水の 射させた。観測者の目には,油膜の上面で反射する光Iと, 339. 薄膜による光の干渉●図のように, 水面に浮か 光Iと光Ⅱの位相差をもたらす経路差1は 1=CD+DC' である。 光ⅡのBでの届 あと回折 179 光I 光1 空気 民折率を1.3, 油の屈折率をn(n>1.3) とする。 13 *1と光Ⅱの位相差をもたらす経路差しは 1=CD+DC'である。光ⅡのBでの屋 折角をrとするとき,1をd, rを用いて表せ。 (2) 油膜の中での光の波長'をn, 入を用いて表せ。 12) Cにおける光Iの反射と, Dにおける光IⅡの反射では, 光の位相はどうなるか。 14)光Iと光Ⅱが干渉によって強めあう条件式を, d, r, n, 入を用いて表せ。 5) 入射角iが大きくなると,光I,Ⅱの経路差はどうなるか。 >例題68

(5)の解答の図の反射の矢印や反射する位置が何故そのようになるかわかりません　

園195.ニュートンリング● 上に球面の半径がR[m]の平凸レンズを置き,その上方か ら波長入 [m] の単色光を当てる。反射光を上から観察する と,同心円の縞模様が見える。 ガラス板と平凸レンズの接点 0からr[m] の位置Pでの空気層の厚さを4[m]とする。 (1)位置Pが暗く見えるときの2d を入, m(m=0, 1, 2, …) を用いて表せ。 (2) 点0付近は明るく見えるか, 暗く見えるか。 (3) 同心円の中心Oからm番目の暗環の半径rを入, R, m (m=0, 1, 2, …) を用いて表 せ。ただし,ガラスとレンズの間にはさまれた空気層の厚さは, Rに比べて十分小さ いものとする。 (4) ガラスとレンズの間を屈折率nの液体で満たしたところ, 同心円の縞模様の半径が 変化した。このとき, 中心Oからm番目の暗環の半径r'は, 間が空気の場合のm番 目の暗環の半径rの何倍になるか。ただし, nはガラスの屈折率より小さいものと 図のように,平面ガラス板の しま R Ta P し,空気の屈折率は1とする。 (5) 下から透過光を観察した場合も, 同心円の縞模様が見える。反射光の縞模様とどの ように違うか。

この問題の⑶がわかりません。

基本例題 68 薄膜による光の干渉 | 1) 光が点Bおよび点Cで反射する前後で位相 |折率がnより大きい物質の表面につけたものが 2.0×10-3=5.0×10°本 *339,340 物 る。波長入の単色光を,屈折率1の大気側か この薄膜に入射角iで入射させた。 E 薄膜 は逆になるか。それとも変わらないか。 12)点Aに入射し点Bで反射して点Cを通過する光と,点Cで反射する先について, 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。 13) 2)で,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。 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。 DP 屈折率n 物質 脂針 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 の媒質へ入射する場合なので, 反 射の際,位相は逆になる。 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。 (3)点Bと点Cの反射で,ともに位相が逆に なるので,暗く見えるための条件式を,光 路差で考えれば 2nd cos r=( m+ (m=0, 1, 2, …) 1\ 「注経路差では 2dcosr={m+ 2/n (2) 図より 経路差 =DB+BC (4) r=0° よりcosr=1 だから, ①式より A) イD B 2md=(m+})a =DC =2d cos r 最小の膜の厚さは, m=0 より 光路差 =n×経路差 d NC- 「a よって d= 2nd= 4n =2nd cos r

物理の質問です。 光路差と経路差の違いはなんですか？

≒前とあとの式がなんでこうなるのか分かりません！

C x. 日 P 17 17 x2+ dx+(d/2)? x-dx+(d/2)? 1 +I}1= 2 1/x+d/2 x-d/2 21 1 ニ リー 7/p+x 2 2 x-d/2 +I\a? (x+d/2) 17-7 22 1?11+ (土) 光路差 2 x)+2/='7 2/=? d2 パ+(x+5) (右図)

IIと|||なのですが、なぜ(n-1)の-1がつくのですか？

図のSは任意の波長入の単色平行光線をとり出せる光源, Hは光の半分を通し残り率。 を反射する厚さの無視できる半透明鏡,M, Maは光線に垂直に置かれた平面鏡である。。 から出た光はHで2つの光線に分かれる。ひとつはHを透過し M,で反射されたあと、H- 反射し光検出器Dに達する、他方はHで反射されたあと, M,で再び反射されてから, Hと 透過しDに達する。Dではこの2光線の干渉が観測される。装置は真空中に置かれている とする。 I M, M。が図の位置のとき,光源原からDに達する2光線の間には光路差(光学距離の差) はなく、2光線が強め合っている。この位置からM,を鉛直下方に距離しだけ平行移動す ると、やはり強め合うのが観測された。!を波長入および整数mで表せ。 I図の位置からM。を一定の重力の中で自由落下させ, Dで光の強め合いを検出した。 落下し始めの強め合いを1回目とし, 時間t後にN回目の強め合いが検出された。重力 加速度gを入,t, Nで表せ。 なお, 落下中M,の面は傾かない。 I M。が距離1だけ鉛直下方に平行移動した状態で, HとM,の間に屈折率n, 厚さdの薄 膜を光線に垂直に入れた。光源からDに達する2光線の光路差を1, , dで表せ。 V Iにおいて, n=1.5, d=2.5×10-* [m]の薄膜を入れて, M:を図の位置(1= 0) に戻 したとき,波長入」= 0.50×10-°[m]で強め合っていた。ここで, 光源sの波長をゆっく りと増やしてゆくとDの干渉光は一度弱くなるが, ある波長入。になると再び強め合う状 態になった。波長が変わっても屈折率は変化しないとして, 入々を求めよ。 実際には アの蒲職のの届折率け油昌が布。て」市値山