【高校物理】全反射はなぜ起こる?光ファイバーの問題でチェック
全反射とは屈折率の大きい媒質から小さい媒質に進行するとき、臨界角を越えると光が通過しなくなる現象です。光ファイバーは全反射を利用しています。全反射の臨界角は暗記するものではなく、屈折の法則から導かれるものです。全反射で大事なことは臨界角を常に屈折の法則から導くことです。
波動、光の基礎から入試問題まで、順番に学べる記事をまとめています。
全反射とは屈折率の大きい媒質から小さい媒質に進行するとき、臨界角を越えると光が通過しなくなる現象です。光ファイバーは全反射を利用しています。全反射の臨界角は暗記するものではなく、屈折の法則から導かれるものです。全反射で大事なことは臨界角を常に屈折の法則から導くことです。
気柱の共鳴は気柱の形状により空気が特定の振動を起こすことで起こります。気柱の共鳴は弦の振動と同じで両端が節、腹となる状況を波形を考えることでこ固有振動数が求まります。気柱の振動は閉管と開管で異なります。気柱の共鳴に加え開口端補正も合わせて分かりやすく解説します!
弦の振動には特徴があり、特定の振動しか起こりません。弦の特有の振動数を固有振動数と言います。弦の固有振動数は公式で覚えるのではなくイメージから導出できるようにしましょう。弦の振動の問題の注意点もお伝えします。弦の振動と公式、問題について詳しく解説してきます。
単スリット、つまりスリット一つで干渉を起こすことができます。単スリットでも回折が起こります。単スリットは入試問題でも出ますが、背景を知っておけば簡単です。単スリットと複スリットの違い、ヤングの実験での単スリットの扱い方、単スリットの明線の強度、そして干渉条件を解説し入試問題に触れていきましょう。
回折格子はヤングの実験で使ったスリットの数を増やしただけです。ですから本質はヤングの実験と変わりません。しかし、回折格子の特徴が理解できていなくて、明線だけ条件式を立てるのか?透過型と反射型でどう違うのか?スリット間隔が異なるとどうなるのか?と疑問を持ってしまいます。回折格子を分かりやすく解説します。
ニュートンリングもくさび形空気層と同様で、違いは円形がどうかだけです。干渉条件も同じように立てることができます。ここでも干渉条件の式からどのようなことが言えるかを確認しましょう。
波動分野は高校物理でも曲者で苦手にする高校生が多いです。この記事では入試で頻出のパターンをピックアップしてまとめていきます。
物理基礎の波動分野で最初に習う波の基本式。このv=fλという関係の本当の意味をしていますか?振動数の本当の意味を知っていますか?この記事では、波の基本公式の導出をし、振動数が波の個数だということから、波の公式の本当の意味を分かりやすく説明します!
ヤングの実験の応用として透明板を通したり、スリットを動かす場合があります。その場合でも光路差を求めて干渉条件を立てることが重要です。その条件式から状況を分析する力がさらに問われます。
反射板があるドップラー効果では反射板をまず観測者に見立てて振動数を求め、その振動数の音源として考えると解けます。またここではうなりや風が吹いた時の状況も考えていきましょう。