• ベストアンサー

波の屈折で(高校物理)

水槽に浅く水を張って、底の一部に板を沈め 段差に対して斜めに平面波を当てると、波の進む向きが変わる。 これは、教科書の文を抜粋したものなんですが、 どなたか、詳しく解説してもらえませんか?? いままで、境界面に何か、入れて、屈折させてると理解してました。 あまり、ここのイメージがわかないのですが、 どうぞよろしくお願いします。

noname#48457
noname#48457

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.3

図にしてみると 上から見ると 領域A | 領域B     □□□□     □□□□ 横から見ると 領域A |領域B --------水面              □□□□板     □□□□ --------底 となって、|の左右で水深が変わっている(この部分に段差がある)、と。 で、|の右と左で(水深の違いによる)波の速度の違いが有って、 |の部分に斜めに入ってきた波は、速度の違いによる屈折が起きる。 ということでしょう。

その他の回答 (2)

  • goma_2000
  • ベストアンサー率48% (62/129)
回答No.2

教科書の意味が不明ですが、屈折に関してはNo.1さんの回答の ・水深の違いで波の進行速度が変わる が全てです。 それで何故屈折するかは境界面で包絡線を考えると判りやすいかもしれません。波の伝播は、波のそれぞれの点から一様に伝播していきます。それの重ねあわせとして次の波面が出来ます。(ホイヘンスの原理) その境界面上の幾つかの点で半円を描き、その接線を結べば屈折後の平面はが現れます。境界面のある側と反対側で速度が違うので、半円の大きさが変わるところが味噌です。絵で書いて説明できないのが残念です。 下記の参考URLを載せておきます。これの光の屈折というページを見てみてください。 包絡線ではなく2点で代用していますけど。

参考URL:
http://www12.plala.or.jp/ksp/wave/snell/index.pdf
noname#48457
質問者

お礼

回答有難うございます。URL見させていただきました^^このURLでは空気と水の屈折率ですよね? 波の屈折はどうやって起きてるのかがいまいちナンですよね、、。 っというか、水深の違いって何かが分からない状態です、、。段差も何かが分からないです、、。↓↓ ホイヘンスの原理は一応教科書見てやり方はわかるのですが、、、 何が理解できてないのでしょうか、、?

  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.1

・水深の違いで波の進行速度が変わる ・進行速度が変わる境界(段差の部分)で屈折が起きる のではないかと。

noname#48457
質問者

お礼

回答有難うございます。 段差ってのが理解できないですねえ~ 水深の違いってのも微妙に分からないんですが、、。

関連するQ&A

  • 高校の範囲でお願いします。物理の波の回折について

    です。    高校の範囲では、水面波などの波の振幅は干渉をした場合を除いてはほとんど一定だと以前に習ったのですが(添付図A) これは回折により回り込んだ部分の振幅も変化せず、そして進入してきた波の形にはよらないものなのですか?教科書では僕の見た限り回折の説明に使われているスリットに入ってくる波や物体の裏に回り込む波の図はすべて平面波でした。 なのでスリットに入ってくる波が球面波だった場合(添付図B)、そして平面波であってもスリットに対して斜めに入射してきた場合(図C)も回り込んだ部分の振幅は変化しないと考えていいですか? これらのことから回折は進行方向が曲がるだけの現象であり、その他の要素(回折部分の波長や振幅が変化したり、新たな波面が発生するなど)は変化しない。 この考え方でいいですか?お願いします。

  • 高校の範囲でお願いします。 物理の波の回折について

    です。    高校の範囲では、水面波などの波の振幅は干渉をした場合を除いてはほとんど一定だと以前に習ったのですが(添付図A) これは回折により回り込んだ部分の振幅も変化せず、そして進入してきた波の形にはよらないものなのですか?教科書では僕の見た限り回折の説明に使われているスリットに入ってくる波や物体の裏に回り込む波の図はすべて平面波でした。 なのでスリットに入ってくる波が球面波だった場合(添付図B)、そして平面波であってもスリットに対して斜めに入射してきた場合(図C)も回り込んだ部分の振幅は変化しないと考えていいですか? これらのことから回折は進行方向が曲がるだけの現象であり、その他の要素(回折部分の波長や振幅が変化したり、新たな波面が発生するなど)は変化しない。 この考え方でいいですか?お願いします。

  • 屈折率の問題

    問.屈折率1.5のガラス板の表面に屈折率1.4の反射防止用の薄膜をつけて、表面に垂直に入射した光が、薄膜の表面及び薄膜とガラス板の境界面で反射し、その反射光が互いに弱めあうようにしたい。薄膜の最小の厚さとして正しのものはどれか。ただし、空気中の光の波長を5.6*10^-7mとする。 解説.膜厚をdとする。屈折率nの物質中では光の波長はλ/nとなる。反射が弱まるから反射長ズレればよいので、2d=λ/n*1/2∴d=5.6*10^-7/1.4*2=5*10^-8m 上記解説の意味がよく分からないので、もう少し細かく説明してもらえないでしょうか?また、d=5.6*10^-7/1.4*2=5*10^-8mのところも解き方がよくわからりません。よろしくお願いします。

  • 光の反射と屈折について

    光の屈折と反射について教えてください。 光がある屈折率が大きい透明体を通過する際、物質中では電子に邪魔をされて光の速度が遅くなっていて、その物質から出た瞬間、またもとの光速に戻ります。そのときの 光のエネルギーの変化はどのようになっているのでしょうか?物質での吸収分や光速が戻ったときの光の状態に変化は? また、反射についても、ホイヘンスの原理でもいきなり 境界面に平面波が当たると反射するところから解説してあって、光が当たった面で一端エネルギーが吸収されて 入射光と同じ角度で逆向きの光を放出する現象とは書いてありません。このような解釈でよいのでしょうか? そのときも、入射光と反射光ではエネルギー変化がありそうですが。その辺がよくわかりません。

  • 水の波の速度を緩やかにする手法を教えて下さい!

    水の波形を投影する装置を作製しているのですが、波の速度を緩めたい場合はどうしたらいいのでしょうか? WEBで調べてみたところ「水深は浅いほど波速は遅くなる」とのことですが、水波には「浅水波」、「深水波」、「表面張力波」など色々な波があるようで、波の種類によってはその法則が当てはまらないようです。 http://topicmaps.u-gakugei.ac.jp/physdb/wave/waterwave.asp http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14103376809 そこで質問ですが、以下の条件の水波の速度を緩めるにはどういった手法が有効なのでしょうか? 幅600mm×奥150mmの水槽に水道水を入れ、造波板を揺らすことで波をつくる。 現在の水深は15mm程度。水深は深くすることも、浅くすることも可能 使用する液体は「水」であること。 水槽の底から天井方向に光を当てることで水波を天井などに投影させる。 宜しくお願いします!

  • センター物理 波動 水深 是非宜しくお願いします

    A側とB側で深さの異なる十分大きな水槽に水を入れ、A側の水の深さを20cm、B側の水の深さを30cmにした。 図のようにA側から水面波を入射したら、A側とB側の境界で水面波は屈折した。 図の実線はある時刻の入射波の山と屈折波の山の様子を表している。入射波の山の線と境界のなす角をθ[A]、屈折波の山の線と境界のなす角をθ[B]とする 問 θ[A]をφより大きくすると、B側に水面波が屈折しなくなった。sinφの値を求めろ。ただし水面波の伝わる速さは水の深さの1/2乗に比例するものとする まず図1を見て波の入射角と屈折角が何でθ[A]やθ[B]になるのかが分かりません 入射角って入射光と入射していく所と垂直な直線とのなす角じゃないんですか?こちらで書いたv[A]の所に書いたθが入射角になるんじゃないんですか? 後水面波の伝わる速さは水の深さの1/2乗に比例するというのは常識なのですか? これは高校物理や数学の範囲で証明できますか?

  • 高校物理 波 屈折

    下の画像の問題の(ナ)についてです。(ナ)の答えは2nD/cosθ1=mλ1となるらしいのですが、どうしてそうなるのかがわからないです。その理由を教えていただきたいです。どなたかわかる方、詳しい方お願いします。

  • 物理の波動の干渉

    物理の波動分野の干渉の問題を解きましたが、自信がないので解説をお願いします。 屈折率がn2の平板ガラスの表面に、屈折率がn1で厚さがdの薄膜を均一にコーティングして図のように空気中での 波長がλの単色光を膜面に垂直に入射した。この時、一度も反射することなく薄膜、ガラスを通過して下部の空気中に出る光aと薄膜とガラスの境界面および空気と薄膜の境界面で1回ずつ反射して通過する光bが干渉したとします。空気の屈折率を1として、n2>n1>1とする。 (1)光aと光bが干渉して強め合うための条件は、 薄膜中の波長をλ1とすると 2d=(2m-1)λ1/2 (m=1,2,3・・・) (2)強め合う場合のうちで膜の厚さが最小のdの値はλ/4n1

  • センター試験実践問題物理

    図3のように側面が不透明な十分広い水槽に深さがdになるように屈折率nの液体を満たし、液面に半径Rの円板を乗せる、この水槽を置いた部屋の光源は複数あり、液体の上部の全ての方向から液面に光が入射すると考えてよい、このとき、円板の真下に全く光が当たらない小さな円状の影が水槽の底にできた、この影の半径はrであった、ただし、空気の屈折率は1とする 図3に示した角度θ[0]は空気中から液体中へ光が屈折するときの屈折角の最大値である、θ[0]とnはどのような関係にあるか、正しいものを、次の(1)から(6)のうちから一つ選べ (1)cosθ[0]=1/n (2)sinθ[0]=1/n (3)tanθ[0]=1/n (4)cosθ[0]=n (5)sinθ[0]=n (6)tanθ[0]=n 解説 θ=θ[0]のときφ=90°であるから1×sin90°=nsinθ[0] よってsinθ[0]=1/n となっていたのですが、これって臨界角に関する問題だと思うのですが、入射角がある程度の角度になると屈折角が90°になるって話ではないのですか?この問題の場合屈折角がある程度の角度になると入射角が90°になってるみたいなのですが、光が空気中から液体に入射して中に影が見えるって事ですが、これはどういう事なのですか?

  • センター物理 波動

    図1のように水を張った十分に広い水槽の水面上に同じ長さの2本の棒を置き、棒を同じ位相、同じ振幅で連続的に振動させて波を発生させた、各棒から発生した水面波の波面は棒に平行であるものとし、波の伝わる速さをV、波長をλとする。又、振幅の減衰、および波の反射は無視する、 図1に示すように、水槽の中心が原点Oになるように、x,y座標をとると、各棒から発生した水面波の波面がx軸となす角は30°であった、図1には各棒がそれぞれ単独に振動した場合の山(実線)と谷(破線)の波面の一部が示されており、実際に観測される波は2本の棒から発生した波を重ね合わせた合成波である 棒が動き始めてからしばらく時間が経過すると、 xy平面上のすべての場所で波が重なり合成波が生じた、このとき2つの波が強めあう場所を連ねた線(以下、腹線という)は原点O付近では直線群となった 問 腹線を太い実線で示した図はどうなるか、ただし原点Oから2本の棒までの垂直距離は等しいものとする 解説 x軸に沿って波を見ると、互いに逆向きに進む波の重ね合わせになるから、その合成波は定常波になる、x軸に沿って見た水面波の波長はλ[x]=λ/sin30°=2λである 定常波の腹はx軸上に間隔d=λ[x]/2=λで並ぶ とあるのですが棒から出た波は棒に平行な線の事ですよね、これらがx軸上で交わる位置が異なるのでx軸上の交点の位置の差がλ[x]としてますがλ[x]というのはどういう事を意味するんですか?λが波の波長ですよね?図からλ[x]は2λと分かりますがdは何なんですか?x軸に沿って波を見ると互いに逆向きになるとありますがx軸で交点を持つ位置が右の棒から出た波だとだんだん左側になっていき左の棒から出た波はだんだん右になっていますよねこれは右の棒から出た波は左に進み左の棒から出た波は右向きに進んでいるという事ですか? 何でx軸の交点の位置が右になって行くと右に波が進み交点の位置が左になって行くと波が左に進んだことになるんですか?補足でy軸に沿って2つの波を見ると同じ向きに進む波の重ね合わせになるから合成波はy軸の正の向きに進む波となるy軸に沿って見た水面波の波長はλ[y]=λ/cos30=2λ/√3であるからy軸に平行に進む波の速さはV[y]=λ[y]/T=2λ/√3Tの所でこれもy軸にλ[y]がどいう事でこれを求めると何が分かるのか分かりません