高校物理:波動/よく出るものまとめ【偏差値70超えの復習ノート】

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この記事を読み終わると得られること

  • 凸レンズ・凹レンズの要点
  • 光の干渉の問題の要点や気を付けること
  • ドップラー効果の要点
編集者について

河合全統記述模試にて、偏差値40台から英数物化を自力で70前半まで1年以内に伸ばしました。過去、数物化の勉強法を載せた記事がGoogle検索1位獲得。現在は暗号資産マーケットのDefi、金融取引を苦戦勉強中。

▶ 波動

オメガ・エル・愛ちゃん

公式とは別に、レンズの一部を隠すとスクリーンに映る像は全体が暗くなるだけ、スクリーンに映る像は左右上下反転するという知識も覚えましょう。

・凸レンズや凹レンズを通る光のルールや倍率の公式など

・凸レンズの実像と焦点の関係公式

・凹レンズの実像と焦点の関係公式

・強めあい弱めあいの公式を使う光の干渉の問題

オメガ・エル・愛ちゃん

 あまり差がつかないイメージ。ただし、位相がπずれる時、屈折率が真空空間と異なる時に光がどう進むのかあたりは知らないと手が止まるのでしっかり押さえて点を取りこぼさないようにしましょう。まずはヤングの実験を確認↓

・ヤングの実験

・位相がずれる条件は必ず覚える

オメガ・エル・愛ちゃん

異なる媒質の境界で光が反射する際、反射面前後の媒質の屈折率の大小関係によって、位相が変化することがあります!2つの光の干渉を考える時、片方の光線の位相がπずれると強め合い弱め合いの位相差条件が変わる。

絶対暗記
  • 屈折率の小さい媒質から大きい媒質へ入射し反射する場合(例: 空気からガラスへ): 反射光の位相が半波長分(πラジアン)ずれます
  • 屈折率の大きい媒質から小さい媒質し反射する場合(例: ガラスから空気へ): 反射光の位相はずれません

下の画像を参考。

・空気中よりも屈折率が大きいガラスなどの媒質へ光が入ると光は遅くなるし波長が変化する

オメガ・エル・愛ちゃん

屈折率が空気よりも高い媒質ヘ入射した光の干渉を考えるとき、波長が変化するので強め合い・弱め合いの式が変化します。この式の中で、ΔLは光路差で、波長の分母にあるnを移動させることにより光路差が長くなったとも解釈できます。

ポイント
  • 設問中で光が媒質の違う場所へ入る時、必ず屈折率を確認する
  • 特に以下の画像、くさびの問題のように媒質が違う箇所で反射した光の強め合い弱めあいは位相のずれに注意してください

・可視光線をガラスに通すと、色によって波長が異なり色々な光を見ることができる

オメガ・エル・愛ちゃん

波長が異なるから色が違って見えるみたいです。もっとわかりやすい図が載っているのをWeb上で見つけたので、参考にしてください。計測機器を取り扱う企業KONICAMINOLTA:色色雑学より

・観測者の音波に対する相対速度などを考えるドップラー効果

オメガ・エル・愛ちゃん

音の速度が振動数と波長の積という公式がベースの考えで、「相対速度」と「単位時間あたりに進む距離」の二点を考えます。単に音として出される時もあれば、マイケルソン干渉計などと一緒に光として主題もされるため作者からしたら問題にしやすいんだろうとおもいます。かなり差がつくイメージ!

状況何が変わるの?
音源だけが動く執筆中です!すみません!
音源も人も動く、反射板は動かない音速に対して同じ方向に自分も動くので、感じる振動数fが変化します。反射版は動いてないので、まるで右にも動かない音源があると仮定できます。
音源、人、反射板みんな動く
オメガ・エル・愛ちゃん

注意しておきたいのは、音自体に注目したら振動数と速度は不変ということです。しかし、移動している音源を観測している人からすると音の聞こえ方が通常時と異なるように感じる。これは観測者が感じる音波の振動数が変化することが理由です。

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  • 出典:理系大学受験 偏差値70への道
  • リンク:https://rikei-tokyo.com

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