波動のくさび形薄膜による干渉の問題についてです。写真のEXで、光路差が2dは分かりますが、なぜ反射するとき上の板ガラスの裏と下の板ガラスの表だけで反射が起きるのでしょうか?また位相がπ変わる反射というのがよく分からないので詳しく教えてください!

「波動のくさび形薄膜による干渉の問題につい」の質問画像

A 回答 (2件)

上の板ガラスの表と下の板ガラスの裏でも反射波起こっています(^^;)


干渉を説明する図では、普通、干渉に関係する光しか図示しないので、
テキストの図のように、2ヶ所でしか反射していないように見えるだけです( ̄、 ̄)
しかも、干渉の図は”こう考えればいい”といいう結論だけが描かれており、厳密は事柄には触れられていません(・ε・´)
これは、大学で「光学」を勉強する機会があったら出てきますが、高校物理の範囲では”憶えておいてね”って事になります(~_~)

>位相がπ変わる反射というのがよく分からない
これは、「何で、位相がπ変わるの?」って事ですかね(・・?)
これも大学の「光学」で出てきます(`ε´)
光の反射強度と透過強度を計算した結果として導かれる事柄で、高校物理では無理があるので、暗記項目になってしまいます(~~;)
それに、この位相の変化は、実験的にもキチンと確かめられているんですね(^^)

光学に興味があるのでしたら、難しいですが、大学で使う専門書を見るといいですね(^O^)
興味が特に無いならば、残念ながら憶えておいて、マスターして下さいね(^^;)
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レーザー光の除くと、光は光路長がほんのわずかしか


違わない光同士でしか干渉しません。光源から発する光は
波長が異なる波束の連なりで、光源からある程度異なる時刻に
発射された光は干渉できないのです。

どのくらいの光路長の違いなら干渉できるかというと、
その目安となるのが「コヒーレント長」です。

具体例を挙げると、ガスレーザのコヒーレント長は 200 m くらい
半導体レーザは数 cm ですが
LED は 数十 μm(光数十波分くらい!) くらいです。

つまりこの問題のように、光の波長の数十倍程度が光路長の違いなら
問題ありませんが、ガラスの厚み程度の光路長の違いがあると、
「普通の光」は干渉しなくなってしまうのです。

つまり干渉を論じる際、この薄膜の上下の反射光のように、
ほんのわずかしか光路長が違わない光しか対象にできません。

他の反射光は干渉に関与できないので、意図的に省いて
あるのでしょうね。
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(1)だけですが、
 C2 = C1・( 1 + Av )  になります。

C2にはVinしか加わりませんが、C1には一端にVin、他端に Vout=-Av・Vin が加わるので、
合わせて (1+Av)・Vin が加わることになります。つまりC1は容量値の(1+Av)倍のコンデンサとして働きます。( C1は容量は小さくても大きい電圧が加わるので流れる電流は大きくなります。)
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・ いつ崩壊するかは神のみぞ知るということで、だれにもわかりません。
・ もちろん、崩壊してしまえば、その粒からは放射線はでません。

ということになります。

その同じ核種を一定量集め、たくさんの粒を統計的に観察し、半分の粒が放射線を出して崩壊するまでの時間を半減期と呼ぶわけです。
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Q積分の問題です

高校が文系で大学の積分に困っています。添付した画像の解き方はあっていますでしょうか?なかなか先に進めません。どなたかご教授お願いいたします。

Aベストアンサー

何だか大変そうですね(^^;)
せっかく途中まで計算してあるので、この流れで説明しますね(^^)

2行目第1項(3行目第1項)は
∫x^2/(x^3+8)・dx=(1/3)∫3x^2/(x^3+8)・dx=(1/3)∫(x^3+8)'/(x^3+8)=(1/3)log|x^3+8|

2行目第2項は
分母を因数分解すると (x^3+8)=(x+2)(x^2-2x+4) ですから、この事を使って部分分数に分解します
1/(x^3+8)=1/(x+2)(x^2-2x+4)=A/(x+2) + (Bx+C)/(x^2-2x+4) と置きます
右辺を通分して、その結果の分子は1でないといけませんので、
(分子)=Ax^2-2Ax+4A+Bx^2+Cx+2Bx+2C=1
x^2の係数=A+B=0
xの係数=-2A+C+2B=0
定数項=4A+2C=1

これをA,B,C について解くと A=1/12 B=-1/12 C=1/3
したがって、第2項の積分関数は
1/(x^3+8)=(1/12)・1/(x+2) -(1/12)・(x-4)/(x^2-2x+4)
この式の右辺第1項目は積分できますね・・・問題は第2項目です
第2項目の分母を微分すると (x^2-2x+4)'=2x-2 ですから
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=(1/24){(x^2-2x+4)'/(x^2-2x+4) -6/(x^2-2x+4)}
この式の第1項目の積分はlogになるだけですね・・・問題は第2項目です
x^2-2x+4=(x-1)^2 +3 =3{ (1/3)(x-1)^2 +1}=3{ (x/√3 -1/√3)^2 +1}
したがって、
第2項目=-6/3{ (x/√3 -1/√3)^2 +1}
この式変形で何をやりたいのかと言うと、
∫dx/(x^2+1)=tan^(-1)x
でしたね・・・ですから、
t=x/√3 -1/√3 として置換積分をして下さい

計算ミスがあるかも知れませんので、確認はして下さいね(^^;)
参考になれば幸いです(^^v)

何だか大変そうですね(^^;)
せっかく途中まで計算してあるので、この流れで説明しますね(^^)

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(分子)=Ax^2-2Ax+4A+Bx^2+Cx+2Bx+2C=1
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Q物理の運動方程式を使う問題について。 入試問題とかで、設問が(1)〜(5)ぐらいまであるとして、先に

物理の運動方程式を使う問題について。
入試問題とかで、設問が(1)〜(5)ぐらいまであるとして、先にx軸y軸についてそれぞれ運動方程式をたててから解いてます。
この方法は時間の無駄でしょうか。

解き方としては、
1、とりあえず全部文字であてて、式を①、②…という感じでおく。(2物体の時はそれぞれ違う方向に軸をとったりもします)
2、それぞれの設問で文字のところを聞かれた時、①の〜に〜を代入して…という感じで解く。
つりあいとかの時でも丁寧に加速度0より〜というように書いてます。
不安なのは入試の時の解答用紙にそんなスペースがあるかということです。
やめた方がいいでしょうか?また、おすすめの方法があったら教えてください。

Aベストアンサー

それでよいと思いますよ。頭の中で、きちんと論理立てて解いていくということですから。

ただ、自分のために書くのであれば分かっている部分は省略し、自分なりの「記号」を使って時間を有効に活用するなどを工夫すればよいと思います。

>つりあいとかの時でも丁寧に加速度0より〜というように書いてます。

それは無駄ですね。静力学なら運動方程式は不要です。
「機械的に解いていく」のではなく、あくまで「論理立てて解いていく」ということです。

>入試の時の解答用紙にそんなスペースがあるかということです。

問題用紙にメモ書きすればよいのです。
記述式の解答用紙なら、「機械的に全部書く」のではなく、論理の筋道を書いて、式は重要なものだけ書くべきでしょう。
機械的な部分、式の変形の途中は問題用紙の方にメモ書きしましょう。

Q高校物理 慣性力での文字の置き方についての質問です。

滑らかな水平面上に、滑らかな三角形の台があるとします。その上に小球を静かに乗せると、台と小球はともに動き出します。小球が動く地面と平行な方向を変位、速度、加速度が正の方向とする時に、台が加速度bで動き出したとする時の、小球に働く慣性力をどのように図示したらよいか分かりません。
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Aベストアンサー

物理の中で力学に関しては、ベクトル数値と聞きますが。
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Q誘電率について質問します k=1/4πε という式は証明可能なのでしょうか? εは誘電率という意味で

誘電率について質問します

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という式は証明可能なのでしょうか?

εは誘電率という意味で、kはクーロン力の比例定数です

Aベストアンサー

No.4です。失礼しました。

>No.1です。

は間違いで、

No.2 です。

が正しいです。

#1さん、失礼しました。

Q運動エネルギーについて

運動エネルギーを運動方程式であらわすと

仕事=力×距離
W= F*S

ma=-F(Fの反作用)
a=-F/m
これを2ax=V^2-V0^2(距離の時間含まず)に代入
2(-F/m)s=0^2-V^2(ここで質問:教科書でならったのはV^2になってしまいますが、
V0^2ではないですか?)
だから、答えは、
FS=1/2mV^2ではなく、FS=1/2mV0^2ではないのでしょうか?

Aベストアンサー

No1です(^^)
「トライイット」で検索して、映像授業を見ました□(・・ )
正直な感想は、良くない説明ですね(~~;)ウー
その事は後に触れる事にして、質問の回答です(^^3)
公式 2ax=V^2-V0^2 のV と 2(-F/m)s=0^2-V^2 のVは、同じVが使われていますが、別物です(`´;)
公式のVは、物体がx 進んだ時の速度であり、2(-F/m)s=0^2-V^2 のV はボールの初速度です(・ε・´)
つまり、公式のV=0(ボールの速度)  V0=V(ボールの速度) です( ̄、 ̄)
キチンと区別するために、公式の文字は2ax=V^2-V0^2 を採用して、
ボールの方の文字として、ボールの初速をu としておくと、
2(-F/m)s=0^2-V^2 → 2(-F/m)s=0^2-u^2 となります・・・したがって、FS=(1/2)mu^2

この授業が何故良くないかというと、
1)質問者さんが混乱したように、文字の使い方がずさんです
2)グローブの受ける力をFとして、反作用-Fを用いて式を立てた必然性が全然分からないです
普通に、手でボールにFの力を加えて、速度0のボールを速度Vで投げた・・・で十分なはずだし、そちらの方が明快です
3)「F,a が一定」の条件が全く述べられていません・・・つまらない事のようで、実は大切な条件です
2ax=V^2-V0^2 の公式を、いつでも使える式だと誤解している人が、いかに多い事か・・・

ちなみに、この授業での運動エネルギーの導出は一般的なものではなく、高校物理の範囲で説明されたものです。
運動エネルギーが(1/2)mv^2 である事は正しいのですが、正確な導出方法では無い事は理解しておいて下さい。

No1です(^^)
「トライイット」で検索して、映像授業を見ました□(・・ )
正直な感想は、良くない説明ですね(~~;)ウー
その事は後に触れる事にして、質問の回答です(^^3)
公式 2ax=V^2-V0^2 のV と 2(-F/m)s=0^2-V^2 のVは、同じVが使われていますが、別物です(`´;)
公式のVは、物体がx 進んだ時の速度であり、2(-F/m)s=0^2-V^2 のV はボールの初速度です(・ε・´)
つまり、公式のV=0(ボールの速度)  V0=V(ボールの速度) です( ̄、 ̄)
キチンと区別するために、公式の文字は2ax=V^2-V0^2 を採...続きを読む

Q46の(5)について質問です。 答えでは、Bについて等加速度運動の公式を使う時に(2)で出したvBを

46の(5)について質問です。
答えでは、Bについて等加速度運動の公式を使う時に(2)で出したvBを使ってます。でも、問題の条件のようにdを変えたらvBも変わることないですか?

Aベストアンサー

おっしゃるとおり、当然 d を変えたら vB も変わります。
なので、その「 vB 」の中で、(5) の条件となる vB、そしてそのためには d をいくつにすればよいか、というのが (5) の問題というわけです。

「考え方」としては、「滑らかな斜面」なので「エネルギー保存の法則」が使えます。
これで、まず衝突直前のBの速度が記述できます。当然、d の関数なので、d が変化すれば変わります。これが(1)。

BがAと衝突した後は、「B+A」に対して「エネルギー保存の法則」が成立しています。

ところが「B+A」を代表するのは「B+Aの重心」であって、「重心位置に M+m の質量がある」という「エネルギー保存の法則」だけでは、「重心位置に対してAとBがどんな相対位置にいるか」の情報は得られません。
粘土のように「ぐちゃ」っとAとBが合体しても、ビリヤードの玉のように「カチ~ン」と跳ね返っても、「B+Aの重心」の運動は変わりませんから。

「重心位置に対してAとBがどんな相対位置にいるか」の情報を得るためには、「(B+A)系の中でのAとBとの関係」を求める必要があり、それには「運動量保存の法則」と「反発係数」を使います。
衝突の瞬間、Bの速度は u、Aの速度はゼロです。衝突直後のA、Bの速度を vA、vB とすれば、反発係数を e として
 (運動量保存) m*u + M*0 = m*vB + M*vA
 (反発係数) u - 0 = -e*(vB - vA)

この場合には、「弾性衝突」ということなので、e=1 ですね。
これで (2) が求まります。

これから、衝突直後にAが持っている運動エネルギーが求まるので、ばねの弾性エネルギーとの「保存」から「ばねの最大縮み量 x0」が求まります。これが (3)。

「単振動のエネルギー保存則 A方式」というのは、どうやら「ばねの中立地点からの変位による弾性エネルギーと、そのときの速度による運動エネルギーの和は一定である」というもののようですね。
これを使って、「x = (1/2)x0」のときの「弾性エネルギーと運動エネルギーの和」を、「衝突直後にAが持っている運動エネルギー(中立地点での運動エネルギー)」として w を求めているのが (4) ですね。

(5) は、ばねによる単振動の「周期」を求められることと、初速 vB で斜面上方に投げ上げられたBの斜面上の運動が記述できないといけません。
解説ではさらりと書かれていますが、ばねの運動方程式
 MaA = -kx
から
 aA = -(k/M)x
→ x = C*sin(ωt)  (ここではC=x0 になります。周期は x0 には関係しません)
  ω = √(k/M)
になるのはよいでしょうか。従って、単振動の周期は
  T = 2パイ/ω = 2パイ√(M/k)   ④

一方、初速度 vB で斜面上方に投げ上げられたBの斜面上の運動は、斜面上向きを正とすると
  aB = -g*sin(30°) = -g/2
  VB(t) = vB - (-g/2)*t
  xB(t) = vB*t - (-g/4)*t^2   ⑤
となるのはよいですか?

Bが原点に戻るのは、⑤が t=0 以外で xB(t) = 0 となる時刻 t であり、それが単振動の周期④の「(1/2)周期」であることから、それを満たす vB 、そしてそのためには d をいくつにすればよいか、ということが求まります。

あなたの理解と合っていますか?

おっしゃるとおり、当然 d を変えたら vB も変わります。
なので、その「 vB 」の中で、(5) の条件となる vB、そしてそのためには d をいくつにすればよいか、というのが (5) の問題というわけです。

「考え方」としては、「滑らかな斜面」なので「エネルギー保存の法則」が使えます。
これで、まず衝突直前のBの速度が記述できます。当然、d の関数なので、d が変化すれば変わります。これが(1)。

BがAと衝突した後は、「B+A」に対して「エネルギー保存の法則」が成立しています。

ところが「B+A」を代...続きを読む

Q相対性理論とはなんですか? 最近なぜか分かりませんが、相対性理論が流行っていて、話についていけません

相対性理論とはなんですか?
最近なぜか分かりませんが、相対性理論が流行っていて、話についていけません。
僕でも理解できるようにどなたか回答お願い致します。
僕にとって分かりやすかったと思った説明をしてくださった方をVIPに選びますね(^∇^)

Aベストアンサー

私も中学生の頃に読んだ本の知識しかないんだけどね。
ちなみに計算自体は中学生数学でどうにかなる。
だけど、相対性理論で出てくる現象を理解するには、少なくとも高校生レベルの知識が必要になる。
多分君の周りで相対性理論の話題を出している人たちも、現象の半分も理解できていないと思うよ。

さて、じゃあ超簡単にどんなものかと言うと、要するに物理の理論。
細かい事を言い出すとメチャクチャ難解な理論。
で、「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」の二つに分かれる。
ちなみに難易度は一般相対性理論の方が高い。

んじゃどんな現象のことかっていうと
特殊相対性理論では
1、光より速く動けるものはない
2、光に近い速度で動いているものの長さは縮んで見える
3、光に近い速度で動いているものの時間は遅く流れる
ってこと。
一般相対性理論は特殊相対性理論に重力を加味したもので
1、重力の強い場所ほど時間が遅く流れる
2、重力の強い場所ほど空間が歪む
3、止まっているものでもエネルギーがあって、重いほどエネルギーが大きい
てなとこ。

これらを様々な数式を使って証明して「ほらね、俺の言った通りでしょ?」っていう話。

でもってこれらの理論によって、宇宙の始まりって言われているビッグバンや、ダイソンの掃除機よりも何でも吸い込んでしまうブラックホールも、さっき挙げた6つのことで説明することができる。
どうやってそれを説明するかって話は、難しい話になるから割愛するし、何より私も説明しきれるほど知らない。

かなり簡単にエッセンスだけを抽出してみた。
とりあえず数式を解くだけなら中学生の数学で解けるけど、理解しようとしたら高校生くらいまで待てって話。

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