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ハーフミラーの左右から、左右対称に波A,Bが同時に来たとします。
Aはハーフミラーに当たって、反射する波A1と、通過する波A2に分かれます。
このとき、A1は位相が反転しますが、A2はそのままです。
同様に、Bも、反射したB1(位相が反転)と、通過したB2(位相はそのまま)に分かれるとします。
そして、A1とB2は同じ方向に進み、位相は互いに逆なので、打ち消し合います。
同様に、A2とB1でも打ち消し合います。
すると、左右とも波が打ち消し合って消えてしまいます。
ここで疑問に思ったのですが、波にはエネルギーがあります。
ミラーに反射する前にはそれぞれの波がエネルギーを持っていたのに、
反射した後は波が消えて、エネルギーが0になるということになります。
これでは、エネルギー保存則に反していることになってしまいます。
どこがおかしいのか、教えて下さい。

「波のエネルギーのゆくえ」の質問画像

A 回答 (3件)

A1とB2は同じ方向に進み、位相は互いに逆なので、打ち消し合います


本当ですか?
A1は反射波ですから元のAとは逆位相=Bと同位相となります。
B2は透過派ですから 元の B と同位相
したがって A1とB2は同位相になります。
エネルギーはそれぞれ元の半分ですから、合成派は元の波と同じエネルギーになりませんか。
したがってエネルギー保存則は成立することになりませんか。
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まず、ハーフミラーの無いときを考えます。

この時、Aの波は左から右へ、Bの波は右から左へ、それぞれエネルギーEを運んでいるものとします。

次に、ハーフミラーを置いた状態を考えます。すると、透過したA2の波と反射したB1の波が左から右へ、反射したA1の波と透過したB2の波が右から左へ、それぞれエネルギーE/2を運びます。つまり、左から右に運ばれるエネルギーと、右から左に運ばれるエネルギーは、それぞれEになります。これで勘定は合っていますね。
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まあ、見えなくなってるので、波が存在しない=エネルギーが消えた!・・・と思いたくなるのですが、結局「見かけ上」消えただけで、波は存在はしている(=エネルギーも保存されている)ということです。

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