高校物理をやさしく解説するブログ

高校物理をやさしく解説するブログです。説明は全てテキスト中心にまとめております。図はたまにありますが基本的に想像力を働かせて読んでください。「読んで」物理のイメージを作りましょう。

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    堀口塾

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    カテゴリ: 高校物理 波動

    たとえば、
    「向こうから流れてくる回転寿司を
    1分間にできるだけたくさん食べなさい」
    と言われたら、どうしますか?

    目の前に流れてくる回転寿司を、
    通り過ぎるのを、ただ待っていて 
    食べるだけでは、まだまだですね。

    では、どうするか?

    流れてくる上(かみ)の方に向かって
    走りながら食べれば、もっとたくさん
    食べられるではないですか!! 


    【回転寿司と物理のドップラー効果の関係は?】の続きを読む

    ドップラー効果は、 音源が音を発しながら動くと 生じる現象です。 ※観測者が動くことでも生じます たとえば、 救急車がサイレンを 鳴らしながら 走っているとしましょう。 このとき、救急車が 近づいてくるときと 離れていくときの音の高さは 違って聞こえます。 【ドップラー効果のイメージ】の続きを読む

    もうすぐ大学入試の本番ですが、
    波動の光波の干渉分野において、チェックしておくことがあります。

    まず、以下の基本パターンは大丈夫でしょうか?

    ・ヤングの干渉実験
    回折格子
    薄膜の干渉
    ・ニュートンリング
    くさび型薄膜

    以上の5つのパターンは参考書などによく出てきますので、いつでも学習可能でしょう。
    まだ、曖昧な方は、必ず学習しておきましょう。

    加えて、以下の実験もチェックしておきましょう! 【大学入試本番前にチェックしておくこと 光波の干渉編】の続きを読む

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    波の基本式

    振動数 f
    波の速さ v
    波長 λ

    とすると、これらの間には、
    v=fλ
    という関係式が成り立ちます。
    これを波の基本式といいます。

    なぜこのような関係式になるかを説明します。

    まず、連続する波が
    スタートラインをきって、
    右方向に進んでいくとしましょう。

    ●←波の先頭としましょう。

    よーいスタート!

    〜●
    〜〜●
    〜〜〜●
    〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜〜〜〜〜●
    〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜●(1秒後)

    だんだん波が右方向に
    進んでいく様子です。

    媒質は上下振動し、
    波形のみが進んでいくんですよ☆

    さて、波の先頭がスタートラインを
    スタートして、単位時間たった後、
    つまり、1秒後どの位置まで
    進んでいるかといいますと、
    v〔m〕先まで進んでいる
    ことになります。

    〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜●(1秒後)
    ←     v      → 

    これは、速さの定義が、「1秒間に進む距離」を表わすことから、
    そのようなことが言えます。 【波の基本式を導こう【高校物理 波動】】の続きを読む

    2.波動 目次

    2−1 波の性質
    2−2 音波
    2−3 光波

    2−1 波の性質

    2−1−1 波とは?
    波は進んでいる
    波待ちのサーファー
    波の振動数と周期
    波の基本式
    位相とは?
    縦波と横波

    媒質の動き
    波の分野に出てくる物理量

    2−1−2 正弦波の式
    yx型とyt型
    振動を表す式
    波動関数
    波の式を極めよう その1
    波の式を極めよう その2

    2−1−3 波の重ね合わせ
    重ね合わせの原理
    干渉条件
    定常波

    2−1−4 波の回折・反射・屈折
    ホイヘンスの原理
    波の反射
    波の屈折

    2−1−5 反射波
    固定端と自由端
    正弦波の反射


    2−2 音波
    2−2−1 音とは?

    2−2−2 音波の要素
    振動数
    音速

    2−2−3 音波の性質
    音の干渉とうなり
    音波の反射
    音波の屈折
    音波の回折

    2−2−4 音波の振動
    定常波
    弦の振動
    気柱の共鳴

    2−2−5 ドップラー効果
    ドップラー効果「音源が動く場合」
    ドップラー効果「観測者が動く場合」
    【ガッチリ物理 波動分野の目次】の続きを読む

    海を眺めていると波が見えます。

    物理ではその波の性質についても考えていこーと、
    ま、そういうわけなんです。。

    本当は私は頭で考えるよりも、
    ウエットスーツに着替えて波乗り〜〜〜♪
    って感じなのですが。。

    さてさて、ここに、
    sinの関数があったとしましょう。

    私たちはこの波を正弦波と言います。
    この関数は数学で習うでしょう。

    山、谷、山、谷・・・という連続的な形。
    この関数が表わす図形が物理で扱う代表的な波の形になります。

    山と谷が交互に出てくる形・・・同じ形が周期的に登場する形・・・これが波の特徴です。

    では、物理の波は、数学で習う三角関数と
    全く同じように扱うものなのでしょうか?

    実は似ているようで実は大きな違いがあります。

    【波は平行移動をしている】の続きを読む

    ブログネタ
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    海で波待ちをしているサーファーを
    みたことがあるでしょうか?

    もし見たことがなかったら、まず・・・

    湘南など海まで、
    サーフィンを見に行きましょう!

    まず物理はこういうところから入るのが
    キホンなのです!!笑

    波乗りするときサーファーは
    サーフボードにまたがって、
    海で浮かびながら、
    沖からやってくる波を選びます。

    小さい波をパスしながら、
    できるだけ大きい乗りやすそうな
    波が来るのを待ちます。

    この波待ちのシーンを
    思い浮かべましょう。

    サーファーはボードにまたがって、
    沖を向いてプカプカと浮いています。

    沖から波がやってきまました。

    サーファーはこの波を
    まだ波が小さいなぁ・・・

    と思い、パスしました。
    【波待ちのサーファーと波の性質】の続きを読む

    媒質の動き
    作成中

    媒質の動きとうのは、その媒質の振動において、

    速さはどうか?
    速いか遅いか?
    振動の向きはどちらか?

    ・・・などを調べる場合どうすればよいか、
    という場合なんだけど、以下のようにすればよいでしょう。 【媒質の動き】の続きを読む

    ブログネタ
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    光波

    光波の性質
    光波の速さ
    光波の反射・屈折
    全反射

    光波の干渉
    ヤングの干渉実験
    回折格子
    薄膜
    ニュートンリング
    くさび状薄膜

    光学的距離

    波の式の使い方

    波の式は暗記をしてはいけない!導け!・・・まあそうでしょう。

    しかし、まずは形を覚えることからスタートしてもいいのではないか?

    そうしないと、波の問題は全然手が付けられなくなってしまうから。

    最終的な理解の到達点は、
    導き出せて、波の動きをイメージできて使えるようになること。
    これを目標に頑張ろう! 【波の式(波動関数)を極めよう!】の続きを読む

    昨日は平塚の花火大会に行ってきました。
    砂浜から眺めていましたが、
    海の近くの花火大会ですが、
    とても気持ちがいいものですので
    おすすめです。

    花火を見ながらよく思うことは、
    花火が見えたときと爆発音に時間差がある、
    ということ。

    それはなぜでしょうか。

    まず光速と音速には、大きな差がある、
    ということがポイント。

    光速 c=3.0×108(10の8乗)m/s
    音速 V=331.5 + 0.6t (t は℃)m/s

    【光波と音波の速さ〜花火大会で物理を考える】の続きを読む

    いまここに物理で扱う、
    正弦波があったとします。

    正弦波というのは、
    数学で、もうすでに三角関数を勉強した人なら、
    sinの形をした曲線のグラフであることが
    すぐにわかるでしょう。

    では、物理で扱う波は、
    数学で習う三角関数と、
    全く同じと言えるでしょうか?

    答えはノーです。

    似ているようで、
    実は大きな違いがあります。

    数学で習う正弦波というのは、
    たいていの場合、縦軸yが関数の値で、
    横軸xがラジアンになっています。

    しかし、物理の波は、そのようにはならず、
    y軸は変位、つまり、関数の値ですが、
    横軸は位置を表す値になっています。

    さらに、
    これに時間が加わります。

    時間軸は書いておりませんが、
    時間が経つと、書かれている波は
    動いていくと考えて下さい。

    物理のsin波というのは、
    具体的にどのような動きかと言うと、
    時間が経過すると、
    横軸に平行に移動していきます。 【波は進んでいる】の続きを読む

    光の干渉〜光学的距離

    物質中における強めあう弱めあうの干渉条件の考え方

    光の干渉の問題では、
    2本の光が同じ媒質中で干渉するならば、
    波長は等しく経路差を考えればよい。

    しかし、片方の光が屈折率の異なる媒質中を進めば
    波長も異なり同じ距離でも振動の回数も違ってくる。
    このような場合についての干渉を考えるときは、
    異なる媒質中の波長を考えなければならない。

    干渉では,経路差も大切だが、
    それよりも干渉している場所における光が
    どのような状態(山か谷かなど)になっているかが
    非常に大切である。 【光学的距離(光学距離)について】の続きを読む

    3.媒質の動き

    媒質の動き、
    その媒質の振動において速さはどうか?
    速いか遅いか?振動の向きは?

    等を調べる場合どうすればよいか,
    という場合なんだけど、
    以下のようにすれば良し。

    ある状態の波(実線)から
    少し時間がたった波(点線)を描いてみよう。

    そうすれば、始めにあった点が
    次の瞬間どちらの方向に移動するかが目で見てすぐ分かる。 【媒質の動き】の続きを読む

    2.位相とは?

    位相とは何か?
    という質問をよくされる。

    まずは簡単な部分で、
    はっきりさせておこう。

    振動や波形を表す三角関数の
    [rad](ラジアン)の部分である。

    位相=ラジアン
    とまず頭に入れておこう。

    ※位相はラジアンでなく°(度)で表す場合もあります

    例えば、波の式(波動関数)の一般式
    y=A sin 2π(t/T-x/λ)
    の中の2π(t/T-x/λ)の部分を位相という。

    また、位相はどのような役割をする値
    なのかというと、
    波を作っている振動する点である媒質が、
    今どの場所にいるのか?つまり、
    変位はいくらなのか?ということを、
    示す値、と言うことができる。 【位相とは?】の続きを読む

    1.波の式の使い方

    波の式は暗記をしてはいけない!導け!

    ・・まあそうだ。

    しかし、まずは形を覚えることから
    スタートしてもいいのではないか?

    そうしないと、波の問題に対して、
    全然手が付けられなくなってしまうから。

    最終的な理解の到達点は、

    導き出せて、
    波の動きをイメージできて、
    使えるようになることだ!

    波の式は次のような形だった
    y=Asin2π(t/T-x/λ)(振幅A,周期T,波長λ)
    ・・・

    よって波の式を求める場合、
    振幅A、周期T、波長λの値さえわかっていれば
    求まるということになる。 【波の式を極めよう その1】の続きを読む

    波で出てくる物理量

    波や単振動のところでは、
    速さや角速度など、
    いろいろな物理量が登場してきます。

    それを以下に示しましょう。 【波の分野に出てくる物理量】の続きを読む

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