光の干渉と回折の問題です。 なぜ光Iは屈折率が小→大、光Ⅱは大→小と判断できるのでしょうか。教えてください🙇🏻‍♀️

4 空気中にある厚さ d, 屈折率nの薄膜(表面と裏面は平行)の表面に, 単色 光を垂直に当てた。 表面で反射する光 I と, 膜に入って裏面で反射し、 再 び空気中に出てくる光Ⅱとの経路差と光路差はいくらか。 また,光 I と 光IIの反射による位相の変化はどうなるか。 n d 1 明線となる条件は 「経路差=mi」 3 光路長=屈折率× 距離 =nd 中央の明線はm=0 であるから,その隣 の明線は =1である。 したがって |PS1-PS2|=入 入の1倍 4 図より, 経路差 = 2d, 2 明線となる条件 「dsin0=m入」 より (2.0×10-) ×sin30°=2入 よって =5.0×10-7m 光路差 = 屈折率 × 経路差 = 2nd 光Iは屈折率小大の反射なので, 位相 がずれる (半波長分変化する)。 光Ⅱは屈折率大小の反射なので, 位相 は変化しない。

4 光Iが屈折率小➡️大というのはどこを見ればわかるのでしょうか

3 屈折 む距離はいくらか。 光を垂直に当てた。 表面で反射する光Ⅰと, 膜に入って裏面で反射し、再 4 空気中にある厚さd, 屈折率nの薄膜(表面と裏面は平行)の表面に,単色 び空気中に出てくる光Ⅱ との経路差と光路差はいくらか。 また, 光Iと 光Ⅱの反射による位相の変化はどうなるか。 明線となる条件は「経路差=mi」 中央の明線はm=0であるから,その隣 の明線はm=1である。 したがって |PS-PS2|=入 入の1倍 2 明線となる条件 「dsin0=m入」 より (2.0×10) xsin30°=2入 よって 入 =5.0×10-7m 3 光路長=屈折率 × 距離 = nd 4 図より 経路差 =2d. 光路差 = 屈折率× 経路差 = 2nd " 光Iは屈折率小大の反射なので 位相 がずれる (半波長分変化する)。 光IIは屈折率大小の反射なので、位相 は変化しない。

(4)で、反射光が最も弱められる場合の最小の膜の厚さはm=0とあるのですが、それはルールというか決まりなのですか？

3 右の図のように, 屈折率 n, 厚さの薄膜 を,屈折率がより大きい物質の表面につけ たものがある。波長の単色光を,屈折率1 の大気側から,この薄膜に入射角で入射さ 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 (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で反射する光との光路差 (光路長の差) を図の屈折角を用いて表せ。 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 の膜の厚さを求めよ。 ① 大気 薄膜 AN 屈折率 n D: B: C E d

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-

写真の問題についてですが、光路長を用いずに、立式しようとしたら、どのような式になりますか？(立式の際の考え方があると助かります)

se ** 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。 55 AI An S₁ 点A以後の光路差Lは L=(nD+S₁P)-(D+S₂P) =(n-1)D+(SP-SP) dx' =(n−1)D+· 1 L=miより x': いが増すと貝の値に =1/{m²(71) D}近づく はくまく 薄膜がない場合 (D=0 とすればよい) の x=lmi/dと比べると、 同じmに対し ては, n>1よりx' <x よって 下へずれる。 (n −1) DI ずれの距離は x-x'= d しま この値はm によらないから, 縞模様 は等間隔のまま全体が下へずれることが 分かる。 入 IS1

3番の光路長の部分が分かりません。なぜna+s1o-aになるのですか？

Od 応用問題 196 ヤングの実験 図1のよう な装置で, レーザー光線を光源として 用いる。 S, S2 はスリットで, その後 ろにスクリーン ABが置いてある。 スリット S と S2 の間隔をd〔m〕 ス リット板からスクリーン ABまでの 図 1 図2 距離をl[m〕 とし, lはdに比べて十分大きいとする。 また, 用いたレーザー光線の空気 中での波長を入〔m〕 とし、空気の屈折率を1.0 とする。 (1)スクリーン上の原点Oからその上の距離 x 〔m〕 の点をPとしたとき, スリットから 点Pまでの経路 SP と SP の光路差を求めよ。 lはxに比べても十分大きいとする。 (2) スクリーン AB 上に現れる干渉縞の間隔を求めよ。 じま 次に図2のように,スリット S」 のスクリーン側の面を,厚さα〔m〕,屈折率nの透明 な薄膜でおおったところ、干渉縞の中央明帯の位置がずれた。 A S2 O x IB (3) 薄膜でおおったときの中央明帯の位置のずれはどちら向きにどれほどか。 (4) 光の波長 入=4.0×10^7m, 薄膜の屈折率 n=1.2 のとき (3)の位置のずれは干渉縞 の間隔の2倍であった。このときの薄膜の厚さα〔m〕を求めよ。 [山口大改〕 190 2つに分け 定された鏡Aで反射して同 Hを透過してHから距離 する。一方,Sを出て Bで反射して同じ経路 干渉する。 初めのH る。 Hの厚さは無 (1) B を少しずつ、 たとき、最大 し、初めの (2) B を初め 光の強 (3) 次に, 等しく 250 F +6 ヒント

角度がβ-αになるのはなぜですか？

dy ar 次に、 板ガラスを図8に示すように、図7の状態から反時計まわりに角度α(0°<°) だけ傾けたところ, 2次の明線が入射光の方向から反時計まわりに角度の方向に現れ た。ただし、平らな部分を通過するすべての光について、 板ガラス内の光路長(光学距離) は等しいものとする。 thx 入射光一 板ガラス AB 図8 2 次の明線 入射光の進む向き sim(40-√) THO cos a A

難問です…助けてください😢

【1】2022年 青山学院大学 理工 改 以下の文章中の (1) から (6) の空欄を補え。 ただし, (6) は選択肢から選べ。 (I) 真空中での光の速さをc, 屈折率n (>1) の物質中での光の速さをvとすると, v=(1) となる。 このため,物質中を光が距離進むのにかかる時間は, 真空中の距離 (2) を進む時間と等し くなる。距離(2) を光路長と呼ぶ。 ( II ) 図のように,真空中に屈折率n(>1)の物質が置かれており, 真空から入射角iで入射した平行 光線が、 屈折角で屈折する場合を考える。 このとき, (3) という関係が成り立つ。 B ②全て屈折する ⑤ 逆向きに屈折する 真空 物質 図 3-1 これは,以下のように理解できる。 平行光線の波面が図のAB に到達し, その後Aで物質に入 射した光線はすぐに屈折しCへ到達する。 一方 B を通過した光線はDで物質に入射する。 そ その後、波面が CD に平行な平行光線となって物質内を伝わっていく。このとき,AからCへ到達 する光の光路長と, B からDへ到達する光の光路長の差は, AD間の距離dを用いて,(4)と表 される。平行光線の波面が CD に平行であるためにはこの光路長の差が0でなければならない ことから, (3) が導かれる。 次に、この物質側から光を入射角で入射した場合を考える。 (5) が成り立つとき、屈折角r がちょうど90° となる。 これよりも入射角を大きくすると, 光は (6) (6) 選択肢 ① 吸収される ④ 止まる ③全反射される ⑥物質の表面にそって進む

答えが全て知りたいです。お願いします🙇‍♂️

【1】2022年 青山学院大学 理工 改 以下の文章中の (1) から (6) の空欄を補え。 ただし, (6) は選択肢から選べ。 (I) 真空中での光の速さをc, 屈折率n (1) の物質中での光の速さをvとすると, v=(1) となる。 このため,物質中を光が距離 l 進むのにかかる時間は, 真空中の距離 (2) を進む時間と等し くなる。 距離 (2) を光路長と呼ぶ。 (II) 図のように, 真空中に屈折率n (> 1) の物質が置かれており, 真空から入射角iで入射した平行 光線が、 屈折角rで屈折する場合を考える。 このとき, (3) という関係が成り立つ。 FC ②全て屈折する ⑤ 逆向きに屈折する B D 真空 物質 図 3-1 これは,以下のように理解できる。 平行光線の波面が図のAB に到達し, その後Aで物質に入 射した光線はすぐに屈折し C へ到達する。 一方Bを通過した光線はDで物質に入射する。そ の後、波面が CD に平行な平行光線となって物質内を伝わっていく。 このとき, A から Cへ到達 する光の光路長と, B からDへ到達する光の光路長の差は, AD間の距離dを用いて,(4)と表 される。 平行光線の波面が CD に平行であるためにはこの光路長の差が0でなければならない ことから, (3) が導かれる。 次に、この物質側から光を入射角iで入射した場合を考える。 (5) が成り立つとき、屈折角r がちょうど90°となる。 これよりも入射角を大きくすると, 光は (6) (6) 選択肢 ① 吸収される ④ 止まる ③全反射される ⑥物質の表面にそって進む

紫の線で示した部分の(n-1)tとは一体何を表しているのでしょうか？ 教えてください🙇‍♀️

Ⅰ. 図1のヤングの実験の装置で, スリット 図 12933円 S2 の手前に厚さt, 屈折率n (>1) の透明 板を置き,波長入の同位相の光を S1,S2に 垂直に入射させた。 d<l, x<1とする。 x軸上の干渉縞の位置は,透明板を置く (1) 前に比べ,どちらにどれだけ移動するか。 (2) 干渉縞の位置が透明板を置く前と一致す 干し 緑の次数は異なる)ときの透明 板の最小の厚さ to はいくらか。 ⅡI. 装置から透明板を取り除き, 図2のよう 光路長 L₁= t+h₁ |光a 光b L2=nt+lz ->> a → S₁ d Xm= b Sta d 図2 ka n-1 So 光源 T Sil に S1,S2 から等距離の位置にスリット So を置き, 波長の光を入射させ (3) So を上に少し動かすと, 干渉縞の位置はS。 を動かす前に比べてどうなるか。 IS2 M ｢考え方 I. 透明板を置いた後･･･ S1, S2 より tだけ手前の位置から点P までの光路差を考える。 光路差 d L₂-L₁ D =(n-1) t+(1₂-1₁) |M n-1 S2| (ヤングの実験と同じ) Sol 【透明板を置いた後の光a,bの光路差】(n-1)+(ーム)(n-1)+4x TOE THROAT 【強めあう条件】 (n-1) t+x=ma (m=0, 1, 2, ...) ml^ _ 1 (n-1) t mid 【明線の位置 xm】 d 【明線の間隔 ⊿x】 ⊿x=Xm+1-Xm= T Sol 12 x軸 x軸 Sil 透明板を置く前はxml- (1) ①から,干渉縞の位置は、x軸の負の向きに (n-1) tだけ移動する。 香川の 白 0 mm 005-mm 001 (2) ②から、干渉縞の間隔 ⊿x は, 透明板を置く前と変わらない。したがって,干渉縞が ⊿x の ちょうどk倍(k=1,2,..)だけ移動すれば,透明板を置く前の縞と重なる。 (n-1)1=k²&v₁ t= k=1のとき, 最小値 to よって, to=- P 透明板を置く前は4x= IM (3) ある (mo 次の) 明線について, So から点Pまでの 光の経路差は次の式を満たす。 (SoS2+S2P)(SoS1+SP)|=mod(=一定) S2| よって, (SoS2-SS1)+(S2P-SP)|=mod... ③ ･S』の位置によらず、 ③の左辺は (右辺が一定値ゆえに) 一定値になる。 以上から, SP-SP の値は, S を動かす前よりも後の方が小さくなる。つまり, 点Pの位 右上の図から, S を動かす前はSS2 = SoS1, So を上に動かした後はSS2>SoS｣ となる。 置が下がる。 他の明線も同様であるから, 干渉縞全体がx軸の負の向きに移動する。 mid d 17 d