タイトル通りです。
月曜までにレポート提出しないといけないので、
よろしくお願いします!

A 回答 (2件)

波(光)が2つ以上あると重なり合って、大きな波になったり小さな波になってしまったりします。

これが干渉という現象です。
2つの波の波長が同じ場合、波の形(≒位相)が同じ波どうしが重なると強めあって、光の場合、明るく見えます。
しかし、波の形が半分ずれる(位相差=π)ときは、完全に打ち消しあって、光の場合だと暗くなります。
ニュートンリングの場合、上部から来た光は二つに分かれて、上の凸レンズの下側と、平面レンズの上側で光は反射して、また重なり合います。
したがってニュートンリングの中心は一見同じ道を通ってきた光なので、同じ形で重なるように見えます。
しかし、平面レンズの上で反射した光は、位相がπだけずれてしまうので、形が半分だけずれてしまいます。したがって、暗くなってしまうのです。
・・・こんな感じでどうでしょう。
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この程度の問題であれば物理の参考書が一冊あれば


解決しそうですけど・・・

レンズと平板の距離dとすると、行路差は2d。
2d=mλのときは暗くなります。
中心はm=0なので暗くなります。

お勧めの参考書は「親切な物理」正林書院です
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Qニュートン環についての質問です

以下の問題がよく分かりませんでした。
一時間ほどいろいろ考えてみたのですがどうしても解けません。
どなたか分かる方、教えていただけないでしょうか?
「ニュートン環の実験を波長589nmの光で行ったところ一つの環の直径が6mmでそれから外側に数えて10番目の環の直径が7.8mmであった。
球面の曲率半径を求めよ。」

どうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

ニュートンリングで干渉縞が生じる原因についてはすでにご存じかと思いますが、復習も兼ねて図にしておきますと、下のように球面のレンズを通過する光がレンズを通過したあと下の平面で反射し、それがレンズの下面で干渉して強めあうなら明るい環、打ち消し合うなら暗い環になるということです。

中心

O                A
|□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
|□□□□レンズ□□□□□□□□□□
|□□□□□□□□□□□□□  ↑↓
|□□□□□□□□       ↑↓距離d(片道)
_________________U_____


注意しなくてはならないのはレンズ裏面では自由端反射であるのに対し、平板での反射は固定端反射で位相がπずれるということです。よって干渉条件は
明輪: 2d=(k+1/2)λ
暗輪: 2d=kλ
と表されます。ここにλはその媒体中での波長、kは非負整数です。

次なる問題はdと、リングの半径r(図のOA間の距離)と、レンズの曲率半径Rとの関係を求めることです。
やり方はいくつかありますが、簡単には三平方の定理でできます。
いま三平方の定理から
(R-d)^2+r^2=R^2
が成立します。両辺をR^2で割って、さらに整理すると
1-2(d/R)+(d/R)^2+(r/R)^2=1
を得ます。
ここにd≪Rであるので、(d/R)の2次の項を無視する近似を行い
1-2(d/R)+(r/R)^2≒1
rについて解くと
r=√(2Rd)
を得ます。これがリングの半径、レンズの曲率、レンズと平板の隙間の関係を表す式です。

さてとりあえず明輪を仮定して今回の問題を解いてみます。
あるリング(*1)の半径が6[mm]とのことですので、
2d=(k+1/2)λ
2d=r^2/R
の二つの関係式から、
(k+1/2)λ=r^2/R
を得ます。ただしkの具体的な値はまだ分かりません。(この明輪が何番目であるか問題で与えられていないので)
次に、ここから数えて10番目の輪については同様に
((k+10)+1/2)λ=r'^2/R
の関係が成り立ちます。ここで10番目の輪の半径はr'で表しました。未知数がRとkの二つで式が二つありますから解けます。
題意の数字を代入すると
(k+1/2)×589×10^(-9)={6×10^(-3)}^2÷R
(k+10+1/2)×589×10^(-9)={7.8×10^(-3)}^2÷R
となります。上の式から下の式を引けばkが容易に消去されて(*2)
5890×10^(-9)=24.84×10^(-6)÷R
よって
R=4.22 [m]
と求められます。

計算ミスをしているかも知れませんので、念のためhiro2002さんご自身で式をチェックしながら読んで頂ければ幸いです。
-----
*1 この問題では明輪を仮定して解きましたが、干渉条件の式の1/2が(*2)のところで打ち消し合って消えます。暗輪でも結局同じ式になって同じように解けることはすぐ分かると思います。

ニュートンリングで干渉縞が生じる原因についてはすでにご存じかと思いますが、復習も兼ねて図にしておきますと、下のように球面のレンズを通過する光がレンズを通過したあと下の平面で反射し、それがレンズの下面で干渉して強めあうなら明るい環、打ち消し合うなら暗い環になるということです。

中心

O                A
|□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
|□□□□レンズ□□□□□□□□□□
|□□□□□□□□□□□□□  ↑↓
|□□□□□□□□       ↑↓距離d(片道)
_________________U_____
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Qトランジスタ 温度特性

トランジスタは何故温度が上昇したら電流が流れやすくなるのですか?
詳しくお願いします。

Aベストアンサー

簡単に説明すると、電子の活動が温度上昇に伴って活発になるからです。
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トランジスタ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%82%B9%E3%82%BF

Qニュートンリングの曲率半径

二枚のレンズを重ねて曲率半径を求めたところ2000kmというとっても大きな値になりました。これって大きすぎるでしょうか??
物理を全く分かってない私なんで、よろしくお願いします。
因みに、波長630nmで最小二乗法によるプロットした点の傾きは1.28でした。

Aベストアンサー

実験用の小さなレンズでその値になるはずがないので
たぶん計算がちがうんです。
測定データをそのまま書いて下さい。レンズと板の径も忘れずに。

Qプランク定数の実験で‥

光電効果の実験をして、プランク定数を求めたのですが、4.70×10^-34という、実際とはだいぶ離れた数値になってしまいました。
理由としてどんなことが考えられるか教えてください。

Aベストアンサー

光電子の出始める周波数辺りだと,
検流計?電流計?も感知するかしないかの微弱な出力でしょう.

出力が出ても,ちらちらと値が変化していませんか?
そういうときは,目をつむってぱっと開いて見えた数字を記録し,
これを3回とか繰り返して平均値を取ったりします.
(大数の法則に従うとすれば,この読み取り方法での誤差は正規分布に従います.)

電流計の内部抵抗の影響で,検出した値が多少ずれていることがあります.

配線が長いと,そこでの熱損失があって,多少差っ引かれた値になる場合があります.

光電子のエネルギーは,恐らく電位を掛けた電極か,ファラデーカップのようなもので
測定していると思いますが,これに負荷する電位の精度,信頼性も関係して来ます.

取得したデータを1次回帰したときの残差は小さいですか?
他のグループと比較してみて下さい.
取得したデータをフィッティングする場合,統計で言うところの
検定を行ってみるのも,取得したデータが有意か否かの判断の参考になります.

などなどです.

余談としてアドバイスですが,学生実験では,
実験方法が完全で,間違いなくデータを取って,
正しいデータ解析をしたとき,その値が現実とずれていれば,
なぜずれたか?を吟味・検証し,正しい値となるためには,
ここそこにこういう改善を施す,と言うことが記述されていれば,
求めた値がぴったりであろうとずれていようと,良いとは思いますよ.
目的は,プランク定数を求めること以上に,上記のようなことの鍛錬にあるからです.

光電子の出始める周波数辺りだと,
検流計?電流計?も感知するかしないかの微弱な出力でしょう.

出力が出ても,ちらちらと値が変化していませんか?
そういうときは,目をつむってぱっと開いて見えた数字を記録し,
これを3回とか繰り返して平均値を取ったりします.
(大数の法則に従うとすれば,この読み取り方法での誤差は正規分布に従います.)

電流計の内部抵抗の影響で,検出した値が多少ずれていることがあります.

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Q『ニュートン・リング』のグラフについて

本日未明、学校の物理学の授業で『ニュートン・リング』の実験をいたしました。
その際、得られたデータを
グラフ(rの2乗m+nが縦軸、m+nが横軸です。)にしたのですが、“そのグラフの傾きは何を意味するか”と言う質問を受け、どうしても解かりません。
とても困っております。
どうか、お助けください。

Aベストアンサー

 教科書にある 半径r=√(m・波長・曲率半径) の式を2乗しただけです。

傾き = r^2/m = 波長・曲率半径



( 肝心のカッコ内の文章が意味不明です。理系板ではイミフメは放置されるので今後気をつけましょう。今回は教科書そのままの単純なことなので想像がつきましたが。 それから未明は夜が明ける前ですが。)

Q短絡と開放とは?

電子回路を勉強していたのですが、教科書で
短絡や開放という言葉が使われていました。
これはどういう意味なのでしょうか?

なんとなく自分で考えた結論ですが



短絡(ショート)
導線と導線が接続されてしまうこと

開放(オープン)
接続されていた導線と導線が隔絶されてしまうこと



これで考えとしては合ってるのでしょうか?

Aベストアンサー

オープンはおおむねよいと思いますが、短絡(=ショート)はちょっとニュアンスが違うような気がします。説明文のように回路を閉じるという場合はクローズと言っています。クローズのことは短絡とはいいませんが。

短絡(ショート)はどちらかというとほぼ無負荷(抵抗値がきわめて低い)で電源へ繋がるような回路の状態、、、といえばいいのでしょうか。基本的によくないこととして認識しています。(過大電流が流れ異常発熱などを引き起こす)

 オームの法則でRを0にして電流値を計算すると無限大になります。その状態に近いことになると思ってください。)

Qトランジスタのhパラメータについて

npn型トランジスタのhパラメータの計算です。

h_ie と h_fe は V_CE 一定、
h_re と h_oe は I_B 一定の条件で求められるはずなのですが、データシートをやその他資料を調べると V_CE 一定と I_C 一定の測定条件での結果が書いてあります。

なぜ I_C 一定での測定なのでしょうか?
I_B 一定の条件からの導出は間違っているのでしょうか?

資料:2SC945

Aベストアンサー

こんばんは、

>確かにベース電圧V_BEは0.6[V]程度です。V_CE:1[V]→5[V]の範囲では
>h_feの値も安定し、わずかに増加しています。実際にh_feを決定する
>のはこの範囲の任意の>V_CEでよいのでしょうか?

 そうですね、その範囲ならば、ベース-コレクタ間のP-N接合は逆バイアス
状態になりますので良いと思います。

 なお、VCEがVBEより低くなった状態を一般に飽和状態と呼びます。
飽和状態では前の回答で説明したようにhfeが大きく低下します。

Qe^-2xの積分

e^-2xの積分はどうしたらよいのでしょうか…。e^xやe^2xsinxなどはのってるのですがこれが見つかりません。お願いします。

Aベストアンサー

いささか、思い違いのようです。

e^-2x は、 t=-2x と置いて置換してもよいけれど、牛刀の感がします。

e^-2x を微分すると、(-2)*( e^-2x )となるので、

e^-2x の積分は、(-1/2)*( e^-2x )と判明します。

Q積分で1/x^2 はどうなるのでしょうか?

Sは積分の前につけるものです
S dx =x
S x dx=1/2x^2
S 1/x dx=loglxl
まではわかったのですが
S 1/x^2 dx
は一体どうなるのでしょうか??

Aベストアンサー

まず、全部 積分定数Cが抜けています。また、積分の前につけるものは “インテグラル”と呼び、そう書いて変換すれば出ます ∫

積分の定義というか微分の定義というかに戻って欲しいんですが
∫f(x)dx=F(x)の時、
(d/dx)F(x)=f(x)です。

また、微分で
(d/dx)x^a=a*x^(a-1)になります …高校数学の数3で習うかと
よって、
∫x^(a-1)dx=(1/a)*x^a+C
→∫x^adx={1/(a+1)}*x^(a+1)+C
となります。

つまり、
∫1/x^2 dx=∫x^(-2)dx
={1/(-2+1)}*x^(-2+1)+C
=-x^(-1)+C
=-1/x+C

です。

Q慣性モーメントの単位

慣性モーメント単位が kgf・m^2 と表されているのですが、なぜ kgf なのでしょうか?
また、単位変換して kg・m^2 にするにはどうすればよいのでしょうか?
どなたか、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

SI単位系では、慣性モーメントの単位はkg・m^2です。
ですが、重量単位系:力をW(kgf)として、力の単位にN(ニュートン)を用いないで慣性モーメントを定義する場合にkgfが現れます。それでも、慣性モーメントの単位はkgf・m・s^2です。ではkgf・m^2とは何なのかというと、GD2(ジーディースクエア)といって、正式には慣性モーメントではないが慣性モーメントの前段階のような値、ということです。例えば、円柱の上下方向の慣性モーメントはSI単位系では1/2MR^2(M:質量、R:半径、単位はkg・m^2)ですけど
これをGD2で表すと、1/2WD^2(W:重量、D:直径,単位はkgf・m^2)となります。重量は質量と値は等しいですが"質量"ではなく力です。つまり、質量に重力加速度がかかっています。ですから、慣性モーメントにするにはgで割る必要があります。また、直径の2乗で定義されてるから、半径の2乗に直すためさらに4で割ります。
それで、単位がkgf・m^2
からkgf・m・s^2となるわけです。ですが、相変わらず
kgfが入っているのでこれをSI単位に変換するには、
重量M=質量W(ただし値のみ。単位は異なる)であること
を利用し、1/2WD^2[kgf・m^2]をW→M、D→Rとし、4で割って、改めて単位をkg・m^2と置けばいいのです。他の慣性モーメントについても、全ての項がWD^2となっているから、同様に4で割り単位をkgf・m^2→kg・m^2とするだけです

参考URL:http://www.keiryou-keisoku.co.jp/databank/kokusai/torukusi/torukusi.htm

SI単位系では、慣性モーメントの単位はkg・m^2です。
ですが、重量単位系:力をW(kgf)として、力の単位にN(ニュートン)を用いないで慣性モーメントを定義する場合にkgfが現れます。それでも、慣性モーメントの単位はkgf・m・s^2です。ではkgf・m^2とは何なのかというと、GD2(ジーディースクエア)といって、正式には慣性モーメントではないが慣性モーメントの前段階のような値、ということです。例えば、円柱の上下方向の慣性モーメントはSI単位系では1/2MR^2(M:質量、R:半径、単位はkg・m^2)ですけど
これをGD2...続きを読む


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