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】

国立大学2次試験2/25まであと
0
DAYS
:
00
HRS
00
MIN
00
SEC
Resets every year at Feb 25 00:00 (JST).

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(光・音波)

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・凹レンズ・鏡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

作図ルール
  • 光軸に平行な光は焦点を通る
  • 凹レンズの中心に入射する光は直進する

・凸面鏡

作図ルール
  1. 光軸に平行な光はあたかも焦点から出てきたかのように反射
  2. 球面の中心方向に入射した光は同じ方向へ出る
  3. 球面の頂点に入射した光は光軸に対し同じ角度で折り返す

・凹面鏡

作図ルール
  1. 光軸に平行な光は焦点を通る
  2. 球面の頂点に入射した光は光軸に対し同じ角度で折り返す
  3. 凹面鏡の中心(円の中心)に入射する光は直進する

・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

オメガ・エル・愛ちゃん

実験に使用する光の色を変えるとスクリーン上の縞模様(明線の間隔)は、緑などの暗い色になればなるほど狭くなります。逆に赤や白などの明るい色になればなるほど間隔は広くなります。

・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。答えがπずれるだけで答えのミスに気づきにくいです。

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。

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!

ドップラー効果は、一言で言う救急車の音の感じ方です。音源が出す実際の振動数と、人が観測する振動数が異なることによって発生する現象。

オメガ・エル・愛ちゃん

音を出している音源、または音を反射する反射板が動いたら音の波長が変化すること脳筋暗記でもいいので覚えましょう。音波の速度自体は不変だが、単位時間あたりに出される音波を含む距離が変化するので音波の音源に対する相対速度(単位時間で考えれば距離)を考える必要があります。

オメガ・エル・愛ちゃん

単位時間中の距離を使って説明してますが、音源だけが動くことを仮定して時間tの間に音源が出す状況で説明すると以下のようになります。

・光と絡めて出題されるドップラー効果

オメガ・エル・愛ちゃん

天文学で天体の動きを測定するのに使われ、特殊相対性理論から「横ドップラー効果」も存在します。

ここは用意出来たら書きます

免責事項と商用ルール
  • 当サイトに掲載している情報は、読者が偏差値70を必ず達成できることを保証するものではないです。必ず、自身の教科書と参考書を熟読し、参考程度にしてください。
  • ぜひ授業や学校の定期試験、塾講師バイト時の参考にしたいものがあれば印刷したりして使って下さい!出典元のリンクをSNSや公式サイトへリンクしてもらえるとかなり嬉しいです!!お願いします!
  • このページに掲載している情報は、AIによって正確性を検査してもらった上で公開しています。万が一誤りを見つけた場合は以下の二点をコメント欄にてお教えください。①誤っている箇所の文や式、②正しいもの
  • 出典:理系大学受験 偏差値70への道
  • リンク:https://rikei-tokyo.com

当サイトはすべての理系大学受験生を心から応援しています。頑張れ!

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です