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-

量子力学わかる方教えて欲しいです。

以下、2で割ったプランク定数んと光速c を基準 (h=c=1) とする単位系を採用する。 1. 量子力学と線形代数、 対称性と保存則 Aを任意のエルミート演算子,入) を Aの固有値入。 に属 する固有ベクトル, すなわち, _A|入口> = 入口 入口), であるとする。 (1) 入口 が実数であることを示せ。 (2) 入口 ≠ 入 のとき二つの固有ベクトルは直交することを示せ｡ 以下、Ua = eisA (a は任意の実数)と置く。 (3) U はユニタリー演算子になることを示せ。 (4) 任意のαに対しU がある演算子と可換であるとき、AはHと可換であることを示せ。 時間に依存するベクトル | (t)) は次の (Schrödinger の) 微分方程式を満たすものとする。 i(t)) = H|y(t)) dt ここでHはエルミート演算子とする。 (5) ベクトルの内積 (v(t) (t)) が変数tに依存しないことを示せ。 (6) Aは時間に依存しないものとする。 任意のαに対しUとHが可換であれば、 ((t)|Alv(t)) は変数 ((t) (t)) tに依存しないことを示せ。

なんで失うとこういう式なるのか分からないのと、電位の向きがP→Cの向きの理由がわかりません

電させる。気 Pa以下の圧 は②極 1) 物体によっ 界によって した。後に、 1-4 + Vの電圧 じる加速 14 て水平に を入れる ただし, の大き 0.26 めよ。 トン効 [26 ただし, 27 陰線の粒子は原子よりはるかに軽いので、原子の構成要素だろうと推測された。 光電効果 右図の光電管装置で, 金属板 Cへの入射光の波長を 変えて実験したところ、m〕 より長い波長の光では光 果が起こらなかっ気量光速を4m/s), ブランク 売 c 数をn's], 電子の電気量を fe[] とする。 (1) 金属板Cの仕事関数 W〔J〕 はいくらか。 の最大値K [J] はいくらか。 [ (2) 波長入[m〕 (入<入) の光を入射させた場合.Cから飛び出す電子の運動エネル (3) 波長の光を当て, PC間の電圧を0Vから少しずつ増加させたところ、電圧 この電圧 V を 入 入.h.c. 題 93 SP 問題文を読み解く。 | (1) [入 〔m〕 より長い波長の光では光電効果 が起こらなかった。｣→「波長入 [m]のとき の光子のエネルギーが, 金属板の仕事関数 に相当する｡｣ (3) 「電圧がVo〔V〕 になったとき, 電流が流 れなくなった。｣→「電子の運動エネルギー のほうが電界のする仕事の大きさよりも大 きい間は電流が流れる。｣ しかし,電界が 電子にする仕事の大きさと, 電子の運動エ ネルギーが等しくな 11/12m -mv² > eVo り,さらに電子の運 動エネルギーのほう が小さくなると,電 流は流れなくなる。 センサー 142] になったとき。 流が流れなくな を用いて表せ。 また,このとき,PとCではどちらの電位が高いか。 光の粒子性と波動性 E=hv, c=và センサー 143 光電効果における, 光電子 の運動エネルギーの最大値 Ko 光子のエネルギーhv, 仕事関数Wの関係式 Ko=huW 11/12m Je -mv² < eV, P 光 PHO wwwwwwww 428429438 SP 関係するグラフや図を思い出す。 光電効果とは, 光が当たると 0 -W 金属 (1) (2) 電子の運動 エネルギー Ko 金属の限界 振動数 vo 直流電源 電子が 飛び出す 「光の振動数 v Wは金属の仕事関数 グラフは、金属から飛び出す電子 の運動エネルギーの最大値を表す。 - (J) 【解答 (1) 光の波長が入。 のときの振動数をvo [Hz] とすると, he W=hvo, c=vo より W=hv= 20 (2) 光の波長が入のときの振動数をv [Hz] とすると. hc (λ₁-2) Ko=hv-W= he he 2 20 220 (3) (2)の運動エネルギーをもった電子が電界から -eV [J] の 仕事をされて運動エネルギーをすべて失うので hc (-A) -eVo=0-Ko= Mo hc (-A) ゆえに, Vo= -(V) edda 電界は、電子にPCの向きに力を及ぼしながら、負の仕事 をしたので, Cのほうが電位が高い。 ⑥ 27 B (例 OF 30 30 粒子性と波動性 269 W (2) (

ニューグローバルの問題です。2枚目が解説です。 1枚目の赤線の通りに（1）を解くと、3枚目のような式にはならないのでしょうか？最短波長なので、この式だと思ってしまいました。 どうして解答の式になるのですか？問題文にeやVがない、などで判断するしかないのでしょうか？ 回答お願... 続きを読む

1453 X線回折 右図は, X線管の概念図である。 X線管は高 電圧を加えて電子を加速し, 陽極に衝突させて X線を発生 させる装置である。 このとき発生する最短波長のX線 (振 動数) を用いて, 結晶格子(格子間隔d) による X 線の回 折実験を行う。 実験の方法は,結晶面と入射X線のなす角 度(入射角)を0として0から徐々に大きくしていったと きの反射X線の強度の極大値を測定するというものである。 ただし, 真空中の光速をc, プランク定数をんとする。 (1) このX線の波長 1 を求めよ。 (20=0のとき、最初の極大値になった。 結晶格子の間隔dを求めよ。 002 のとき,次の極大値になった。 01と2の間に成り立つ関係を求めよ。 二 初速度 0 電子 (熱電子) 陽極 X 線

光がレンズを通過する際、レンズへの進入と出ていく際とで二度屈折すると思うのですが、右下の図bではレンズを縦に二等分した線上での一度の屈折で考えているように思われます。レンズの厚みに関して問題文では特に言及されてはいないのですが、厚みを無視して考えているということでしょうか？

図のような光学装置 がある。 回折格子に は1cm 当たり400本の Level (1)~(3) ★ Point & Hint 「格子定数述の回折格子によっ て強め合いが起こるのは d sin 0= må 単色平行光 溝が切ってある。 レン ズレの焦点距離はF-100cm で, LとスクリーンSの間の距離も100 cmである。 装置の左から単色平行光線を入れると、Kで回折した先は Lを通過スクリーンS上に集光する。 同折角は小として近似し。 答は有効数字2桁で求めよ。 (1) 静止状態にある水素原子から放射される先 (H｡ 線の波長は 656 [nm] である。 これをKにあてるとき S上にできる千 この明るいの間隔は何cmか。 (2) ある星雲から放射されるH。線をKにあてて干渉縞を観測したと ころ。 S上にできた明るい縞の間隔は、(1)の間隔に比して0.011cm だけ小さくなった。 この星雲は地球に近づいているのか､それとも 遠ざかっているのか｡ また。 この星雲の速さはいくらか。 ただし、 地球は静止しているものとし、 光速は3.0×10m/s とせよ。 (3) KとSのに、 屈折率1.33の水をつめた。また、レンズLは、この 中で焦点距離が100cm であるレンズに取り替えた。 波長656mmの Ha線をKにあてるとき, S上にできる明るいの間隔は何cmか。 ((新潟大) 角の方向である。 (1) 平行光線は焦点面上に集 波長入 d Ka ? 光の干渉 10:0FA 路差 27 焦点距離 b

(5)解説で「⑤式において、θ＝135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること｡ (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら､山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263

写真は解答解説です。 (2)②の赤で囲んだところはなんの数字ですか？

問4 円周率は (1) 地球は太陽の周りを公転しているが, その軌道半径は1.5×10 km とされている。 ① 地球が1年間に回る距離は何km か。 2πr2×3.14 x 1.5 x 10°= 9.42 × 10°= 9.4×10° ②1年間を365日として, 地球の公転の速さ [km/day] を計算せよ。 9.42 x 10° + 3652.6×106 光速はc=299792458m/s と高い精度で得られている。 3.141592653589･･･, ② 太陽の表面から発せられた光は何秒かけて地球の表面に達しているか 地球 太陽 ? 1.5×108 x 103] = (2) 太陽の半径は6.96×105km, 地球の半径は6378km, 太陽と地球の中心間の距離は1.5 x 10° kmとされている。 ① 太陽と地球の表面間の距離はいくらか。 1.5 × 10°− (6.96 × 105+ 6378) = 1.5 x 10° -0.00702378 × 10°= 1.5 × 10°km x [3.00x108] 光の速さ = 15×102 3.00 9.4×10°km = 5.0 x 102 2.6×106km/day 1.5 x 108 km 5.0 x 10² 秒

波です。 (7)の問題で、解説にかいてあるN=2Vv/V²-v² の式の求め方が分かりません。 またなぜこの式からvが大きくなると Nも大きくなることがわかりますか。 分母にも分子にもvがあるのでよく分かりません。 どなたか教えてくださいお願いします🙏🙏

第4問 右図のように、 観測者O, 音源 S, 反射板Rが一直線上に 並んでいる。 観測者Oと反射板Rは静止しており, 音源S は,振動数の音を発しながら,速さで右向きに動いてい る。 または音速Vよりも小さいものとする。 (1) 音源や観測者が動くことで振動数が異なって観測される現象を7文字で何というか。 (2) 音源Sから観測者に直接伝わる音の振動数をV,v,f を用いて表せ。 (3) 反射板Rで観測される振動数をV,v,f を用いて表せ。 (4) 反射板Rで反射して、観測者に伝わる音の振動数をV,v,f を用いて表せ。 (5) 音源 S. から観測者に直接伝わる音の波長を で反射して、観測者 0 に伝 反射板R わる音の波長を 13 としたとき, これらの大小関係として最も適当なものを次の①~⑥の中 から1つ選び、その記号で答えよ。 @dy > Az>7 21₂ >> ® A₂ > λ₂ > ² @hz > - > ₁ 5 => 4x13 Ⓒ => 13 > 1₁ (6) 観測者が聞く,単位時間当たりのうなりの回数Nをffuffaの中から必要なものを用 いて表せ。 | f = fil (7)0 <v<Vの範囲でvをわずかに大きくすると,Nはどのように変化するか。 最も適当 なものを次の①~③の中から1つ選びその記号で答えよ。 ①大きくなる ② 小さくなる ③変わらない (8) 振動数が異なって観測される (1) の現象についての述べた文章として正しいものを ① ~⑤の中から1つ選び, その記号で答えよ。 この現象は音波のみで起こる ② この現象は音波などの縦波のみで起こる ③3 この現象は音波などの横波のみで起こる ④ この現象は光でも発生するが, 可視光線では起こらないので人間は観測できない ⑤ この現象は光でも発生するが, 光速が非常に大きく振動数の変化を観測しにくい ULIKE

干渉条件で、2つの波が同位相で波長が同じ時、 光路差＝mλなのは分かるのですが、この解答では、時間差＝m×周期と書いてありました。これも公式ですか？初めて見たのでよく分かりませんでした。誰か教えてください。

光線1の点Dにおける反射と, 光線2の点Cにおける反射は, いずれも屈折率が小さい媒質から屈折率が大きい媒質に向かうと きの反射で,位相が ずれ (山と谷が反転する), 固定端反射であ る。 反射による位相のずれが点Cと点Dで相殺することから, 点Eにおいて強め合うためには、二つの光線が点Eに達するま での時間差 1 の整数倍となればよい。 が周期 :. t₂-t₁=m² ² =m/}/

6)と7)教えてくださいよろしくお願いします_(._.)_

そのうえ だから オ たとえば 「授業で教える立場になってはじめて、その学問がよくわかった」 とあるが、この声はどういうことを表しているか。一つ選びなさい。 人に説明することで、ほんとうに理解できたこと。 特殊相対性理論を説明するのはとても難しいこと。 ア ウ 特殊相対性理論を理解していない科学者が多いこと。 授業で教えないと学問はわかるようにならないこと。 1 記述 「授業を一方的に聞いてわかった気になること」がよくない のはなぜか。「理解」「確かめる」の語を使って、三十字以内で書き なさい。(「確かめる」は形を変えて使ってもよい。) ヒント 指定語は必ず使って、「~から。」などの形で書こう。 H つまり