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。

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。

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

(2)の波の数はどういう意味ですか？ １波長ということですか？

290 波の屈折■図は,境界面で接している媒質1と媒 媒質1 質2において, 媒質1から入射した平面波が屈折して媒質 2 へ入っていくようすを表している｡図中の破線は、ある瞬間 境界面 における平面波の山の位置を表している。 波の振動数をf, 境界面における山と山の間隔をd, 媒質1と媒質2において 山を表す波面と境界面のなす角をそれぞれ01, O2 とする。 媒質2 [1) 媒質1での波の波長 入1. 媒質2での波の波長 入を求めよ。 2) 境界面上の点Aにおいて,単位時間当たりに媒質1から届く波の数 N を求めよ。 3) (2) N' は,単位時間当たりに点Aから媒質2へ出ていく波の数に等しい。 このこと N1 から, 媒質1と媒質2における波の進む速さをそれぞれ v1, v2 としたとき, v1と02 例題 56293 の間に成りたつ関係式を求めよ。 21 d A 0₁

(2)の波の数はどういう意味ですか？ １波長ということですか？

290 波の屈折■ 図は,境界面で接している媒質1と媒 媒質1 質2において, 媒質1から入射した平面波が屈折して媒質2 へ入っていくようすを表している。図中の破線は、ある瞬間 境界面 における平面波の山の位置を表している。 波の振動数をf, 境界面における山と山の間隔をd, 媒質1と媒質2において 山を表す波面と境界面のなす角をそれぞれ 01, O2 とする。 023 (1) 媒質1での波の波長 入1. 媒質2での波の波長 2 を求めよ。 (2) 境界面上の点Aにおいて,単位時間当たりに媒質1から届く波の数 N を求めよ。 (3) (2) N1 は,単位時間当たりに点Aから媒質2へ出ていく波の数に等しい。 このこと から, 媒質1と媒質2における波の進む速さをそれぞれ v1, v2 としたとき, ひとひ 例題 56 293 の間に成りたつ関係式を求めよ。 I 媒質 2 0₁

問9で、sinθ=√3/4なのは何故ですか？

例題 2 屈折波の波面 図のように,平面波が境界面に達した。 屈折 波の波面を作図せよ。 ただし, 媒質 I に対す る媒質ⅡIの屈折率を2 とする。 2 (+式 (9)) から, 01=n12=2 V₂² V₁ T 境界面 -= 1212 V₁ 指針 屈折の法則 -=n1z(p.152・式(9))から, 媒質ⅡIにおける波の速さが,媒質 V2 Iにおける速さの何倍になるかを求める。 ホイヘンスの原理にもとづいて素元波を描 き, 屈折波の波面を作図する。 解 媒質 I, I における波の速さをそれぞれ v1, v2 とすると, ma 逆の屈折る V₁ V2 V2 であり、媒質 Ⅱ における波の速さは, 媒質 Ⅰ における速さの1/12/2になる。図のように,B2 からAB におろした垂線とA,B との交点 B2C の素元波 (半 をCとして, B, から半径 円) を描く。 このとき, B2 からこの素元波に 2 引いた接線が, B2 を通る屈折波の波面となる。他の波面は,入射波の波面と境界面の『 交点から,この接線に平行な線を引くことで求められる。 B1 B2C 2 B2 入射波 の波面 媒質 Ⅰ A2 媒質 ⅡI] 屈折波 の波面 入射波 の波面 媒質 Ⅰ 媒質 Ⅱ 問9 類題例題2で,入射波の波面と境界面のなす角を60° とする。このときの屈折角 を0として,sin0 の値を求めよ。答えは分数のままでよく, ルートをつけたままでよい。 8 平面波 障害物に を送ると, にまわりこ 回折は, 部分にも すき間 (a))。 した る (図 波長よ の

なぜ点Cから接線を引くのですか？

基本例題 56 波の屈折 媒質1の中を矢印の向きに進んできた平面波が境 界面 XY に入射し、 屈折して媒質2へ進む。 図はあ る瞬間の入射波の山の波面を示す。 入射波の波長は 3.0cm, 振動数は8.0Hz. 媒質1に対する媒質2の 屈折率は 2.0 とする。 X Y (1) (a) 媒質1の中での波の速さひ は何cm/sか。 AS-803-08-19日 媒質 2 (b) 媒質2の中を進む波の波長 2 は何cmか。 (2) 図の時刻における屈折波の波面 (山を連ねた線)を作図せよ。 08 より, 02= 2=1 媒質2での波の速さは媒質1での波の速さの半分となる。 指針 (2) 2.0 V2 解答 (1) (a) v=fd = 8.0×3.0=24cm/s 3.0 (b) 11 = n12=2.0入2= =1.5cm 2.0 1₂ (2) 右図のように, 媒質1での波の進行 方向BC をかく。 Aで媒質2に入っ た波の速さは, 媒質1での速さの半 分となるから, Aを中心として半径 媒質 1 が 1/2/BC がBCの円をかく。 Cからこの円 に引いた接線の接点をDとすると,AD が屈 折波の進行方向となる。 よって CD が屈折 波の波面と 媒質 1 なり、他も B これと平行 に入射波の 波面とつな がった直線 をかく。 XA C Y 媒質2 半径=12/BC