定期試験の過去問ですが、自己採点する時に解答がなく困っています。 お手数おかけしますが誰かといて欲しいです

図のように、 一定波長の平面波の水面波を、 波面と 平行に並んだ間隔 5cm の2つのスリット S, およ び S2 を通して干渉させた。 S を通り、 S と S2 を結ぶ直線に垂直な直線 S,T にそって水面の動き を調べたところ、 波が弱め合って、 水位がほとんど 12cm A2 T 25cm 変化しない場所が2つだけ見つかった。そのうち、S, から遠い方を Al、Si に近い方を Ag とすると、 S1 から A1 までの距離は12cm であった。 (1)距離 SA1 と S2A1、 の差は、 波長の何倍か。 また、 距離 SA2 と S2A2 の差は、 波長の何 倍か。 (2)この水面波の波長は何cm か。 (3)水面上には強め合いの線(双曲線や直線)が何本生じているか。 (4)次に、スリット S」は固定したまま S2 を動かし、SıS2 間の間隔を広げていった。この とき、①直線 ST での、水位がほとんど変化しない点の個数は増加するか、もしくは減 少するかを答えなさい。 また、 ②A1 は S1に近づくか、もしくは遠ざかるかを答えなさ い。

物理です。お願いします

I 図1のように、上側の領域には透明な媒質1が,下側の 領域には透明な媒質2が満たされており、水平な境界面で 隔てられている。 媒質1の中の光の速さを [m/s],媒質2 の中の光の速さを v2 [m/s] とする。 媒質1から媒質2へ 平面波の単色光を入射させると光の一部は屈折した。 (1) 図1に基づいて, 屈折の法則を説明する下の文章が 正しい記述になるように, 文中の に式を記せ。 B 媒質 1 A D [媒質2 図 1 光が媒質1から角度i [rad] で, 境界面に入射する。 入射波の波面の一端BがDに達するのに要した時間を t[s] とすると, BD の長さは ア [m] となる。この間にAから出た素元波はAを中心とする半径 イ [m]の円の周上まで進んでいる。 A から Cへ向かう向きが屈折波の進行方向となり、これと境界面の法線となす角 [rad] が屈折角で より, 屈折の法則 ある。このとき BD = (ア)=AD×ウ と AC=(イ)=AD× エ n12 が導かれる。このn12 を媒質1に対する媒質2の相対屈折率という。 (ウ) V1 (エ) v2 特に, 光が真空から媒質に入射した場合の相対屈折率を絶対屈折率という。 ある媒質の絶対屈折率 nをその媒質中の光の速さ” [m/s] と真空中の光の速さ c [m/s] で表すと, n=オ となる。また, ・相対屈折率 n12 を媒質1の絶対屈折率n」 と媒質2の絶対屈折率を用いて表すと12=カとな る。 II 次に、 図2のように,媒質2でできた円柱のまわり 媒質 1 媒質2 中心軸 0 質 1 真空 図2 を媒質でできた円筒で包んだ透明な棒が真空中に 置かれている。 円柱と円筒の中心軸は一致しており, 棒の端面は中心軸に対して垂直である。 真空側から 棒の端面の中心に向けて, 中心軸となす角が〔rad〕 の方向から細くしぼられた光を入射させた。 媒質1 と媒質2の絶対屈折率をそれぞれn】, n(n2>n」)として次の問いに答えなさい。 (2)媒質を伝わる屈折波の屈折角を [rad〕 とするとき, sin をni を用いて表しなさい。 媒質2を伝わる屈折波が,媒質2と媒質1の境界で全反射するためには、その境界での入射角が 臨界角 [rad〕 よりも大きくなければならない。 (3) sinをnn2 を用いて表せ。 (4) 全反射する場合の sini の上限値をn と n2 を用いて表せ。

この問題の反射波の波面の書き方がいまいち分かりません。 どうやったら図1のように書けるんですか？ どなたか解説お願いします🙏

知識 物理やや難 363. 平面波の反射 水をはった十分に広くて底 入射波 の平らな水槽で, 平面波が入射角 0で境界 AB に 達している。 図は,ある時刻の入射波のようすを 上から見たもので, 波の山を実線,谷を破線で表 している。波の速さをv, 周期をTとする。 (1)波の反射角はいくらか。 (2) 入射波と反射波が干渉し,変位の大きい場 A ---- B 所が無数に見られた。 境界に最も近く, 変位が鉛直上向きに最大の場所(境界を除く) の境界 AB からの距離はいくらか。ただし, 波の位相は反射で変化しないとする。 (3) 変位が鉛直上向きに最大の場所は,境界 AB と平行な方向に沿って並んでいる。 隣りあう場所の間隔はいくらか。 数 (4) 変位が鉛直上向きに最大の場所は,どの向きにどれだけの速さで移動しているか。 (東京海洋大改)

cが入ると途端に分からなくなってしまいます…。 物理がとても苦手なのですが教えていただけないでしょうか🙏

静止した観測者に向かって一定の速さ [m/s] で運動している音源がある。 音 源の振動数はf [Hz] である。 また, 音速を c[m/s] とする。 このとき, 1波長の波 を1個と数えると, 音源は1秒間に ア個の波を出しながら観測者に近づ 2 く。 ある瞬間に音源からでた音の波面が時間 [[s] の後に観測者に到達したとす ると, この波面が観測者に到達した瞬間には音源と観測者のあいだにft個の波 があり, 音源と観測者の距離はVだけ短くなっている。 したがって, 音源から 観測者に向かう波の波長を V, c, fで表すとイ [m] となる。また,観測者 が聞く音の振動数を V, c, fで表すと, [Hz] となる。 さらに,観測者が 聞く音の波長を, 音源が静止しているときの波長入 [m], V, c で表すと エ [m] となる。

(2) 最後λp🟰1/3VT✖️2 となっていますがこの2はなんですか？ λqの✖️4もわからないです。

341 音源の移動と波面 「考え方 (1) 各点で発せられた音波の波面は,各点を中心に広がる。 (2) (1) でかいた波面の間隔が波長に等しいことから, 点P, Q で観測される音の波長を求める。 (1) 点A, B, Cで発した音 波の波面はそれぞれの点を 中心に広がる。 音の速さは 音源の速さの3倍だから, 音源が方眼の1目盛り進む 1Q 間に,音波は3目盛り進む。 よって, 点A,B,Cで発 した音波の半径はそれぞ れ 目盛り 6目盛り 3 目盛りである。 以上から, 現在の波面は右上の図のようになる。 (2) 右上の図の波面は1周期ごとに発せられたものだから,波面の間隔 24=\VTx1 VT ・VT ×4= 3 ............ 542 .........! ABCD 小 点Aからの波面 i 点Bから の波面 点Cから の波面 Ab は波長に等しい。1目盛りの長さは1/13 VT だから,点P, Q で観測 される音の波長入p, AQは, 道のり =VT×2=VT 一速さ×時間 V = F x= v f 3 ve タニテ 答 上の図 2 答 点P.... VT, QVT 3 19 (2) 補足 一般に さを us, 音源が発す の振動数をfとする 音源の前方で観測され 音の波長 X' は, V-Us f X'== と表される。 (上の式でus を 置き換えると、音 方で観測される音の になる) 音波の波面 広がるよう

なぜ振動数が5.0なのですか？

317 水面波のドップラー効果 水深が一定な 水槽中の静かな水面に、細い針金の先端につけた小 球Pを触れさせ, 水面波を発生させる。 この水面波 は一定の速さ V[m/s] で, 円形に広がっていく。 小球は一定の速度で水面上を移動できるようになっ ている。 -40 200 40 x(cm) 図は,小球Pを毎秒 5.0 回水面に触れさせながら x軸の正の向きに速さ [m/s]で移動させたとき, 発生した水面波をある時刻に観測し たものである。 図の実線は水面波の山の位置を表している。 (1) 水面波の伝わる速さ V[m/s] を求めよ。 (2) 小球Pの移動の速さ [m/s] を求めよ。 (3) 図のQの位置で観測される水面波の振動数f [Hz] を求めよ。

二枚目のような図はどうやって分かるのですか？ 考え方がわかりません。

問2 直線状の平行な波面をもった水面波を、狭いすき間 (AとB) のあいた の 障害物でさえぎったところ、 障害物の右側には図2のように節線 (水面が ほとんど振動しない点をつないだ線)が現れた。 障害物の左側の水面波の 波面とAB方向は平行である。 水面波の波長を入としたとき、AB間の距 離は4より大きいか小さいか。 また、図2のような位置に点Pがあると き,|PA-PB|の値はいくらか｡ その組合せとして最も適当なものを, 下の①~⑧のうちから一つ選べ。 2 波面 水面波 (2 (3) 4 6 ⑦ 8 B P 図 2 AB間の距離 大きい 大きい 大きい 大きい 小さい 小さい 小さい 小さい |PA-PBの値 入 3 2/21 入 21 5 入 入 23/₁ 入 21 55/10 ・入 2

クについてなのですが、なぜ角度を大きくしても波長は変わらないのですか？ この答えは②です

キ ク 問5 次の文章中の空欄 に入れる式と語句の組合せとして最 も適当なものを、後の①~⑥のうちから一つ選べ。 6 図6のように、 底面が水平で十分に大きい水槽に水を入れ, 一定の厚さの ガラス板を水槽の底に沈める。ガラス板を沈めていない部分を領域1,ガラ ス板を沈めて浅くした部分を領域2とする。領域1で振動板を水面に触れる ようにして一定の振動数で鉛直方向に振動させたところ,水面波が伝わり, 領域1と領域2の境界面で屈折した。このときの波面の様子を写真に撮って 調べたところ、図7のようになっていた。 領域1を伝わる波の波面と境界面 のなす角度は45°,領域2を伝わる波の波面と境界面のなす角度は20°で あった。このとき,領域1を伝わる波の速さと領域2を伝わる波の速さ 2比は, 102 = キ である。 また, ガラス板の位置を変えて、領 域1を伝わる波の波面と境界面のなす角度を45°より大きくしたとき,領域 2を伝わる波の波長は、図7の場合と比べて ク ガラス板 . 領域2 領域 1 図 6 ZSME 振動板 ② (3) 領域2 ガラス板 キ 波面 : 領域 1 sin 45° sin 20° sin 45° sin 20° sin 45° sin 20° sin 45° sin 70° sin 45°: sin 70° sin 45° sin 70° 図 7 20 Warni ク 大きくなる 変わらない 小さくなる 大きくなる 変わらない 小さくなる MSR

なぜこの図にある波原はx軸の負の方向へ移動していると考えられるのですか？ 教えて下さい🙏

7 山の波面 S 図 4 l. l. l . l . l. COMMI R 48

(3)でβ<<1とできる理由を教えてください

解答 (1) 図より 例題3-17 図のように,頂角 α の直角プリズム ABCが 空気(屈折率を1.0 とす る) 中に置かれている いま,空気中の波長が入 の単色光平面波をプリズ ムのAB面に垂直な方 向から入射させたとこ ろ, プリズムを透過した 光波は,プリズムの下方DE間を通って直進した同じ単色光平面波と。 の角度をなして重なった。 このとき形成される干渉じまをFG面にスク リーンを置いて観測する。 次の各問いに答えよ。 プリズムを透過した光波のプリズム AC面における屈折角β を求めよ。 プリズムのこの光波に対する屈折率 n を求めよ。 頂角αが非常に小さいとしたとき, δをnとαを用いて表せ。 FG面はプリズム下方 DE を通って直進した光波の進行方向に対して 垂直とし、この面内に図のようにx軸をとる。 プリズムを透過した光 波の波面はその進行方向と垂直であるから, x=0の位置を通るこの光 波の波面は破線で示したようになる。 このとき FG面上に形成される干 渉じまの隣り合う明線の間隔 4x を求めよ。 屈折角 β=α+8 (2) 屈折の法則より n= BA95HX- sin B sin (a + 8) sina sina (3) α<1,β=α+ 8≪ 1 だから ( 2 ) の結果より n= a+d a 8= =(n-1)α(p.227 発展 プリズムで屈折した光の干渉 A TB BDC E (18 α d 8 C F x=0 G 249 (北海道大) 8