水の波では,波の干渉が頻出です.波の干渉を考えるときは,まず2つの波源が同位相であるかを確認するようにしましょう.2つの波源が同位相であれば,2つの波源からの距離の差が波長の整数倍の点が強めあう点です.1つの波源から出た波が,壁に反射して干渉する場合もあるので,どの部分が波源からの距離の差になるのかに注目しましょう.
どのような干渉縞ができるかを問う問題も多いのですが,まずはシンプルに2つの波源を結ぶ直線の垂直2等分線を引いてください.そして強めあう点を結んだ線を引きましょう.このときに2つの波源を結ぶ線分上は定在波(定常波)ができることをイメージすると線を引きやすいと思います.強めあう点を結んだ線の間に,必ず弱めあう点を結んだ線(節線)が現れます.ぜひ,上の動画を参考にしてください.
定在波において,腹(節)と腹(節)の間隔は半波長であることを知っていると,さらにイメージしやすいと思います.ピンとこない人は,テキストを参考にワークブックの作図をしてみてください.
この分野のまとめと確認テスト
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水面波を題材に平面波の干渉が扱われることが多いので,手元の問題集や模試で復習しておきましょう.センター試験では弦やばねの振動を題材に,定在波や縦波について問う問題が出題されています.
共通テストでは情報処理能力も必要なので,小問1題を2〜3分くらいに目安に解いてください.なお,問題のリンク先は大学入試センターです.
2022年度共通テスト本試第1問1・正解:2つの波源が逆位相であることに注意してください.
2023年度共通テスト追試第4問・正解:進行波の干渉.波を進行方向へ少しずらして考えると動きが見えてくる.後半は平面波の干渉.2つの波源を結ぶ直線上の内側は定在波,外側は進行波になることに注目する.
他に2021年度追試で出題されています.
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