高校物理の波動｜位相・定常波・音・レンズ・光の干渉を掘り下げる｜武蔵野個別指導塾

波の式の符号、定常波の端の条件、音源と観測者の運動、レンズの像、光路差による明暗を、式と図で結び付ける30の学習項目です。基礎の読み取りから、条件を変えた発展問題や実験の誤差まで進みます。位相で迷うときは波形の二つの横軸から、光の明暗で迷うときはヤングの干渉縞から読み進められます。

波形の横軸と初期位相を確かめてから、重ね合わせと定常波へ進んでください。弦と気柱で端の条件を整理すると、音の共鳴やうなりを式の意味から追えます。

光の進路が曖昧なら反射と屈折から、像の位置で止まるなら凸レンズから読みます。干渉では経路の長さと反射の位相を分け、図と計算の両方で明暗を確かめます。

波の表示と重ね合わせ

• 高校物理 波形の二つの横軸—位置と時刻を固定して波長と周期を読み分ける
• 高校物理 正弦波の式の組み立て—初期変位と進行方向から位相の符号を決める
• 高校物理 位相差と距離の関係—同位相の位置を周期性から選び条件を絞る
• 高校物理 縦波の変位表示—粒子の並びと変位の傾きから密と疎を判断する
• 高校物理 波の重ね合わせ—二つのパルスの移動と変位の和を時刻別に描く
• 高校物理 固定端と自由端の反射—端の変位条件から反射波の形と位相を求める
• 高校物理 波面とホイヘンスの原理—境界での振動数と波長の変化から屈折を描く
• 高校物理 二つの波源の干渉—経路差と初期位相差を分けて強弱の条件を立てる

定常波と音の共鳴

• 高校物理 定常波の生成—逆向きに進む二つの波から節と腹の位置を導く
• 高校物理 定常波の端の組合せ—節と腹の間隔を並べて許される波長を数える
• 高校物理 弦の固有振動—長さと張力の変化から共鳴する振動数を比べる
• 高校物理 開管の気柱振動—変位の腹を両端に置いて共鳴列を組み立てる
• 高校物理 閉管の気柱振動—開口端と閉端の条件から奇数次の共鳴を選ぶ
• 高校物理 気柱共鳴の開口端補正—共鳴位置の差から音速と補正量を分けて求める
• 高校物理 音波の変位と圧力—二種類の節と腹を区別して同じ位置で対応させる
• 高校物理 うなりの振動数—近い二音の重ね合わせから未知の振動数を絞る

ドップラー効果

• 高校物理 動く音源のドップラー効果—放出位置の間隔から前後の波長を別々に求める
• 高校物理 動く観測者のドップラー効果—波面と出会う回数から観測振動数を組み立てる
• 高校物理 反射音のドップラー効果—壁に届く音と戻る音を二段階に分けて計算する

光の進路とレンズ

• 高校物理 光の反射と屈折—法線からの角と屈折率の定義を図で結び付ける
• 高校物理 全反射の臨界角—入射側の屈折率と限界条件を確かめて進路を決める
• 高校物理 屈折による見かけの深さ—平行平板の光線を追って実際の位置と像を比べる
• 高校物理 凸レンズの実像と虚像—代表光線と距離の符号から像の位置と向きをそろえる
• 高校物理 凹レンズの像—光線の逆延長から虚像の位置と倍率を求める
• 高校物理 レンズの焦点距離測定—物体とスクリーンの距離から二つの結像位置を調べる

光の干渉と回折

• 高校物理 ヤングの干渉縞—二つの経路の差から明暗の位置と縞間隔を導く
• 高校物理 ヤングの干渉縞の移動—片側の薄板による光路差から中央明線のずれを決める
• 高校物理 単スリットの回折—幅と波長の比から暗線の条件と中央の広がりを読む
• 高校物理 回折格子の明線—格子間隔と角度の条件から観測できる次数を数える
• 高校物理 薄膜とくさび形の干渉—反射の位相反転を数えて膜厚と縞の位置を決める

答えが合っても、図の端や光線が問題の条件を満たすか戻って確かめてください。途中式のどこで条件を使ったか説明すると、次に直す箇所を絞れます。