問3の解説で330Hzで強め合う時の経路差が波の3波長の長さに等しいと変わったのは何故ですか？教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

5 30 2023年度 物理 次の文章を読み、各問に答えよ。 東邦大 図のように、2つの円筒型の細い管ABをU字状に曲げ、隙間なく組み合わせている。 人の は固定されているが、昔は左右に移動できる。 菅A, B のどちらも,管壁の厚さは無視でき は同じであると見なせる。 菅AとBは一つの管のように連続的につながったものと考えてよい。 く。その には離れた場所に2つの小さな穴P, Q が空いている。 最初、管Bをある位置で止めておく。 TQのは 普Aだけを通る左側の経路 (PAQ)よりも. 管Bを途中で通る右側の経路 えた。なお、音の速さを330m/sとし,穴P と Qは管 B によってふさがれることはないものとする。 くしていったところ、 途中, 振動数 330 Hz と 440 Hz の時のみ、 どちらも同程度に音が最も大きく聞こ Pから音を管内に送り, Qで音を聞く。 Pでの音の振動数を300Hzから450Hzまでゆっくりと大き (PBQ)の方が長い。 P A Q B 問1Pから送る音の振動数を 450 Hzよりさらに高くしてゆくと,Qで再び音が最も大きく聞こえる のは,Pでの音の振動数が何Hz のときか a. 480 b. 510 c. 550 d. 590 e. 610 f. 660 a.0.6 b. 1.0 問2 前間のとき,PからQまでの左右の経路 (PAQ P c. 2.5 PBQ)の差は何m 「mか。 d d. 3.0 e. 6.0 f. 8.5 問3 振動数 330 Hz 440Hzの間で, Qで聞く音が最も小さくなるのは何Hzの振動数のときか。 a. 345 b. 360 c. 385 d. 400 e. 415 f. 420 問4 ここで,Pから送る音の振動数を330 Hzに固定し、管Bをゆっくり右に移動していった。 Qで 聞く音は一度小さくなり、やがてまた大きくなった。移動を始めてから最初に音が最も大きくなる のは,Bを何m右に移動させたときか。 a. 0.2 b. 0.5 c. 0.7 d. 1.0 e.1.6 f. 2.0

途中式が全く分からなくて....解説お願いします！ 特に最後の⑩と⑪がよく分かりません

本書の以後の問題では、 特に断らないかぎり, 重力加速 |度の大きさをg=9.8[m/s] とする。 | 本書の以後の問題では,特に断らないかぎり, 空気抵抗は無視できるものとする。 217 ヤングの実験 ヤングの実験に関する次の文章中の空欄 に適当な式を入れよ。 スリット St, S2 から波長の光が出てスクリーン上に明暗の 縞ができた。 点Pでは明線, 点Qでは暗線が確認されたとき, m=0, 1, 2, |S,P-S2P|= |SQ-S2Q|= として, の関係が成り立つ。 スリットとスクリーンの距離Lがスリット間隔dに比べて非常に大きいとき (L≫d), SP とSPは平行とみなせるので, 図の角0とdを用いると |S,P-S2P|=|| また、実際の角0は非常に小さいので、点Pの位置をxとすれば, sin0≒tan0= となり, 経路差|SP-SP|はL, d, x を用いて, |S,P-S2P| = (6 となる。 ① と ⑤の結果より, 隣り合う明線の間隔 4. は, 4x= と書ける。この4x を測 定することにより, 未知の光の波長を計算することができる。 d = 0.50[mm], L=1.0[m], 4.x=1.0[mm] で ある光の波長は、入 = [[m] である。 もうひとつの方法で経路差を考えてみよう。 上の図で三平方の定理を用いると, |S,P|=® |S2P|=|| である。 これより,|S,P-SP|=① となる。 ここで,d, rはLに比べて十分小さいことから, h≪1のとき (1+h)"≒1+nh となる近似を用いて, |S,P-S2P|=| となり, (10) ⑤と同様の結果が得られる。 I 02

なんで距離差がλ増すごとに弱め合いが生じるのですか？

52 管Bを4cm 引く と, Bを伝わる音の経 路は 4×2=8cm 長 くなる(灰色部)。 B 4cm mで比較 (別解) きくな では入 距離差 (経路差) が1 位置に 波長 増すごとに弱 4 cm め合い(あるいは強め合い) が生じるから, 55 入 =8cm=0.08mと決まる。 V 340 :.f= = =4250 [Hz] 入 0.08

なんで距離差がλ増すごとに弱め合いが生じるのですか？

52 管Bを4cm 引く と, Bを伝わる音の経 路は 4×2=8cm 長 くなる(灰色部)。 B 4cm mで比較 (別解) きくな では入 距離差 (経路差) が1 位置に 波長 増すごとに弱 4 cm め合い(あるいは強め合い) が生じるから, 55 入 =8cm=0.08mと決まる。 V 340 :.f= = =4250 [Hz] 入 0.08

(2)について質問です 2枚目が解答なのですが、オレンジの線を引いてるところが分かりません。なぜmは同じになるといいきれるのですか？？

(カ) 354 マイケルソン干渉計■ 図のように,光源 Sを出た波長の単色光が, Sから距離 Ls にある 半透鏡Hにより上方への反射光と右方への透過光の光源S 2つに分けられる。 反射光は,Hから距離 LAに固 定された鏡Aで反射して同じ経路をもどり,一部が Hを透過してHから距離 LD 離れた検出器Dに到達 する。 一方, Sを出てHを右方へ透過した光は, 鏡 D [兵庫県大 改] 347 鏡ATE LA 鏡 B 半透鏡H -LS- -LB- AL AL LD 検出器 D Bで反射して同じ経路をもどり、一部がHで反射してDに到達する。 これら2つの光が 干渉する。 初めのHからBまでの距離は LB (LB>LA) で, Bは左右に動かすことができ る。Hの厚さは無視でき, 鏡および半透鏡において光の位相は変わらないものとする。 X Bを少しずつHに近づけるとDで検出される光の強さは単調に増加し, ALだけ動い たとき,最大となった。 逆に, Bを少しずつHから遠ざけると光の強さは単調に減少 し,初めの位置から 4L だけ動いたとき最小となった。 波長をALで表せ。 Bを初めの位置にもどし, 波長を入から少しずつ大きくしていく。 Dで検出される 光の強さは単調に増加し,+4のとき最大となった。 LB-L』を入とで表せ。 次に,光の波長を入にもどし, Bを初めの位置から動かして, Hからの距離がL』 に 等しくなるまで少しずつ動かした。 この間のDで検出される光の強さを観測すると, 250 回最小値をとることがわかった。 このとき,(2)における入と 4入の比を求め よ。 入 [16 新潟大 改] ヒント 353(2)隣りあう2つのスリットを通る光の経路差= (回折後の経路差) (入射前の経路差) 354 (3)250 回目の最小値をとったときの,HとBの距離はLa+24Lであり,最小値は 44L ご とに現れる。

(3)で最終的に言いたいことは、θ=θ0だからθで入射して屈折することなく直進した先にm=0のときの明線ができるってことですか？ あと、問題にはなっていませんが、ガラスと空気中では屈折率が異なるのにλは変化しないんでしょうか？(媒質が変わらないから変化しないのかなと思ったん... 続きを読む

353折格子 回折格 回折格子に平面波の光を当てると, 子の後方に置かれたスクリーン上に干渉縞が現れる。 じま 回折格子 の断面 00 スリット間隔 (格子定数) dの回折格子に, 波長の平面波の光 を当てたとき,明線の方向が回折格子の法線となす角を0とする。 (1)入射光を回折格子に垂直に当てたとき, sin を入, d および 整数を用いて表せ。 00- 2 図1のように入射光の方向を角度 6。 だけ傾けて回折格子に当 てたとき、回折前後の波面を考え, 隣りあうスリットを通過す」 図1 る光の経路差を求めることにより, sin0を0,入, d, および整数mを用いて表せ。 (2)において、入射光の進行方向と=0の明線ができる方向とのなす角を求めよ。 40=30°= 0.4d のとき, 明線の方向として最も適当なものを図2の(ア)~(カ)の中か ら1つ選べ。 図2 回折格子 * の法線 明線の * 入射光 方向 (ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (力) [兵庫県大 改] -347 物

250回目の最小値をとったときにHとBの距離はなぜLA+2ΔLになるのですか？ 最小値が4Δlごとにあらわれるのが分かりません💦

<tttttt EXI 図2 一光線の空 リットが きいと 率力の れは子供 改 354 マイケルソン干渉計 Sを出た波長入の単色光が,Sから距離 Ls にある [兵庫県大 改] 347 図のように,光源 鏡 A LA 鏡B 半透鏡 H -22- ←Ls -LB- AL AL LD 検出器 D 半透鏡Hにより上方への反射光と右方への透過光 光源 S 2つに分けられる。 反射光は,Hから距離 LA に固 定された鏡Aで反射して同じ経路をもどり、一部が Hを透過してHから距離LD 離れた検出器Dに到達 する。一方, Sを出てHを右方へ透過した光は,鏡 Bで反射して同じ経路をもどり、一部がHで反射してDに到達する。 これら2つの光が 干渉する。 初めのHからBまでの距離はLB (LB> LA) で, Bは左右に動かすことができ る。Hの厚さは無視でき, 鏡および半透鏡において光の位相は変わらないものとする。 )Bを少しずつHに近づけるとDで検出される光の強さは単調に増加し, 4Lだけ動い たとき,最大となった。 逆に, Bを少しずつHから遠ざけると光の強さは単調に減少 し、初めの位置から4Lだけ動いたとき最小となった。 波長を4Lで表せ。 Bを初めの位置にもどし, 波長を入から少しずつ大きくしていく。 Dで検出される 光の強さは単調に増加し, +4のとき最大となった。 LB-LAを入と 4入で表せ。 (3) 次に, 光の波長を入にもどし, Bを初めの位置から動かして, Hからの距離がL』に 等しくなるまで少しずつ動かした。 この間のDで検出される光の強さを観測すると, 250 回最小値をとることがわかった。 このとき,(2)における入との比を求め [16 新潟大 改] よ。 ヒント 353(2)隣りあう2つのスリットを通る光の経路差= | (回折後の経路差)-(入射前の経路差)| 354 (3)250回目の最小値をとったときの,HとBの距離はLA +24Lであり、最小値は 44L ご とに現れる。

物理です至急お願いします、 教科書の問題を解いたのですが答えが見つからないので正しいか見てほしいです。

例題 8 ヤングの実験 2枚のついたてA, B を平行に立て, Aにはス リット So, B には狭い間隔 dでスリット S1 S2 が備えられている。 Bから距離Lはなして, A, Bに平行にスクリーンCを置く。 S の左側の 光源から、波長の単色光 (赤色) を送ると, C に明暗の縞模様が観察された。 S1, S2 の垂直 等分線とCとの交点をOとする。 So から S, 光源 S2 までの距離は等しく, L≫ d とする。 次の各問に答えよ。 S₁ L B (1) 点0から上向きに距離 x はなれた点をPとする。 S, S2 から点Pまでの光の経路差を, d, L, を用いて表せ。 ただし, L≫x とし, 0が十分に小さいとき, sin0≒tan が成り立つことを用 いよ。 (2)点から上向きに数えて1番目の明線と点0との間の距離を求めよ。 目 光 仮 ト 求 準 10 75 ① 指針 S, S2 から点Pまでの2本の光の経路は,L≫dなので,平行とみなし、経路差を考える。 2 この経路差が波長の整数倍のときに,2つの光は強めあう。 解 (1)S1, S2 から点Pまでの光の経 路は, L≫dであり, 平行とみなすこと ができる。 したがって, 図のように, 経 路差は dsin である。 0は十分に小さ いので, 近似式を用いると, L x dsin0≒dtan0=d ...1 P Sz 0 0 S₁I 経路差 dsin 0-m) (2)点から数えて1番目の明線は, S, S2 からの経路差が入となる位置にできる。 求める距離を x' とすると, 式 ① を用いて, L x'= L入 d 類題 8 ヤングの実験で, 間隔が0.50mmのスリットに単色光を入射させたところ, 1.5m はなれた スリットに平行なスクリーン上の中央付近に、間隔が1.8mmの干渉縞が観察された。この光の 波長を求めよ。 ③ 15 20 TRY 干渉縞のようすを考えよう 例題8において,次の (ア)~ (エ)に示すように実験条件を変えた場合, 点0から数えて1番目 この明線の位置は、0に近づくか, 0から遠ざかるか, それとも変わらないか。 理由とともに答 25 えよ。 (ア) スリットの間隔dを大きくした場合 A = L とざかる (イ)スリットからスクリーンまでの距離Lを大きくした場合 近づく (ウ)光源の単色光を赤色から青色のものに変えた場合→小さくなるか (エ) BC 間を屈折率n (1) の液体で満たした場合 202 第II章 波動 ・きょり→丈 入は小さくなる→ちがおく 4 スク

(4)なぜθ=0°を代入するのですか？

必修 基礎問 62 薄膜の干渉Ⅱ 図1は波長の単色平行光線が, 空気中か らガラスの表面をおおう厚さdの薄膜に、入射 角0で入射したとき, 光が反射, 屈折 (屈折角 ゆ) する様子を示している。 空気と薄膜の境界 面上で反射する光はAA'DEの経路 を進み, 薄膜とガラスの境界面上で反射する光 入 A A' B 0 D 1 空気 B' n2 d 薄膜 22 C n3 ガラス 図 1 はB→B'→C→D→Eの経路を進む。 ここで, AB, A'B' はそれぞれ同 位相の波面である。空気, 薄膜の屈折率をそれぞれ1, 2 とし,n22はガラス の屈折率 n3 より小さいものとする。 (1) 光が点Cおよび点Dで反射するとき, 光の位相の変化量をそれぞれ答えよ。 (2)2つの反射光の光路差をもたらす部分の経路差をd, Φを用いて表せ。 (3)2つの経路から来た光が点Eで弱め合う条件をd, 0, n2, 入 を用いて表 せ。 ただし,m=0, 1, 2, ... とする。 (4) d=1.00×10-7 [m], n2=1.40 として, 白色光 を垂直に入射させた。 反射光のうち干渉で打ち消 し合う波長を求めることにより, 何色に色づいて 見えるか。 必要ならば、 図2の色相環を用いよ。 図2には円周に沿って [nm] 単位で色光の波長 を示している。 この図において,円の中心に対し 770nm 380nm 640nm 赤紫 430mm 橙 青 590 nm 黄 ** 550 nm 490mm 図2 色相環 て向き合っている2つの色光を混合した場合にも, 白色に見える。この これら2色は互いに補色(余色)であるという。 例えば、 白色光から 色が消えると補色の緑色に見える。 (甲南

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。