こちらの図の複スリットとスクリーンまでの間を屈折率nの媒質で満たした時について、光学距離がnLとなるので明線間隔は真空時のLλ/dをn倍してnLλ/dと考えましたが実際はLλ/ndでした。波長がλ/nになるからLλ/ndになるという理屈は分かるのですが、なぜ光学距離で考える... 続きを読む

物理 第3問 次の文章 (A,B) を読み, 後の問い (問1~5) に答えよ。 (配点 25 ) A 図1のように、真空中において位相のそろった波長入の単色光を複スリットS S2に対して垂直に入射させた。 入射光がSt, S2 回折し、 異なる経路を通り クリーン上で重なり合うことで, スクリーン上には明暗の干渉縞が生じる。 スク リーン上に図1のようなx軸をとり, x軸の原点Oは S,S2の垂直二等分線上に ある。 単色光 XC P S₁ P 図 1 0 ·L· スクリーン スリットSt, S2の間隔をd, 複スリットからスクリーンまでの距離をL, スクリーン上の点Pの座標をxとすると,三平方の定理より, S,P² = L² + (x − 2)², S₂P² = L² + (x + 2 ) ² であるから, となる。 S2P2-S,P2=2dx - 90

物理　分散の範囲です。 全体の流れは理解できるのですが、角COHがなぜα／2になるかがわかりません。（右ページ四行目） 教えてくれたら幸いです🙇‍♂️🙇‍♂️

Solution 23-1 フレネルの複プリズム 類題 設問 (1) で示した, 頂角がαの薄いプリズムでの偏角βが入射方向に依存しないとした三角プリズムを仮想すれば,スネ されたい。 解説の参照においても,あくまで方針のみを参考にし, 考察し、 自分で レンズの光学特性の説明にも用いることができる. 例題形式で作問したので奮ルの法則の観点からレンズでの屈折光と 動かすこと. 読んでいるだけでは何も自分のものにならない. 問題: Invitation Card23-1 類題 レンズの光学特性の導出 |等しくなる. このプリズムの頂角をαと すれば,∠COH = 1/2なので,直角三角 2 形COHに注目し, α h 図のように極めて薄い凸レンズによって作られる, 点Aの像Bについて考える sin == R レンズの曲率円 R C D 2点は光軸上にあり, 凸レンズからの距離をそれぞれa, b とする.特にAからレンズが薄ければ、この仮想三角プリズ じ,光軸から高さんのレンズ上の点Cで入射し,点Dで出射してBに至る光路に 注目する. レンズは極めて薄いためCD間の高度変化は無視できるものとして い。レンズの屈折率をn,曲率半径をとし,んはa,b,およびRに比べて 分小さい. 小さい角度zについては, sinz tanzzを用いてよい . ムも薄いので頂角αは極めて小さいので, H a h AF 2 R α= 2h R 仮想プリズム 図 1 凸レンズ 2 このプリズムの振れ角 β = (n-1)αに等しいレンズの振れ角は, 光経路 CAD h A B A→C→D→Bにおいて幾何的にも定まることから,βa, b, んで表し, レ ンズ公式の表式を得る. -光軸 b 点CおよびDでの屈折を薄い三角プリズムでの屈折に対応させることにより、 レンズ公式 : 1 11 +-= a b f 図2のように, ∠CAB=0, ∠DBA = と おく。 レンズは極めて薄いとあるから, AC 水 平距離はα, BD 水平距離はもとしてしまって 良いだろう(厳密にはレンズ中心からの距離). h h このとき, tan= E C B TD h ↓ a b→ + tan = に対応する式を見出し, このレンズの焦点距離の値を導け. =1/5であり、ん 2 a h に比べ極めて小さいことから,とは微小角なので, 近似的に, 0, h ・ミ a b 方針1 レンズ上の点CおよびDでの2度の屈折が三角プリズムでの屈折と見なせるよ うに仮想三角プリズムを作図し, その頂角αを幾何条件からレンズの曲率半径R と入射高度んで表す. と書ける.図2のように, 線分ACとBDを延長した交点をEとすれば、 三角形AEBの 角Eの外角がレンズの振れ角βであるため、 h = +- a h b =(n-1) 27 2h 1 1 2(n-1) + R ゆえにこのレンズの焦点距離は,f= R であることがわかる. a b R 2(n-1) 図1のように,レンズ左球面の曲率中心をO,点Cから光軸に下ろした垂線の足を とする.CおよびDにおいて接線(厳密には球面との接面)を引き、それらの交点を頂 1 1 2(n-1) R レンズ公式に対応する式:-+ = a b R 焦点距離 f= 2(n-1) 7

物理　光学　の範囲です。問題の答えは出るのですが、「右ページ下のはてなマークが書いてある、t0が最小到達時間であるから時間差は0でよい」の意味が理解できません。 うまく言い表せなくて申し訳ないのですが、教えてくださったら幸いです🙇‍♀️🙇‍♀️

***Exercise 図 を0, 上での光の屈折を考える. 点P (-1, y) から出た光は,原点Oで屈折し、点Q から 波に 制限時間20分 図のように、屈折率 n, の媒質I と屈折率 n2 の媒質Ⅱの境界上に軸をとり フェルマーの原理によるスネルの法則の導出 第1講 ② 2つの原理 PO' O'Q t= + C C 1 + 4x)² + 11 ² + 12 √(x² - 40)² + 1 2- y²² } n₁ 72 に達するとし, 線分OPとy軸のなす角を 01, 線分OQとy軸のなす角を62といて, 4æl, m1, 1, 2, y2に比べて極めて小さい値とし, tの近似値を求める . 2,y2 は正の定数であり, 0000290°である. 4ælを PO′= √(x + 4x)² + y² = √x₁² + y₁² + 2x₁ 4x + (Ax)² 2,y2に比べて極めて小さい値とし, 点O' (4x, 0) を定めれば, 光が点から小項の2乗 (4) は他の項に比べて極めて小さいので無視できる. Qに達する時間 t と, 光が点P から点0を経て点 Qに達する時間もと △t=t-toは0と見なせる. y Y1 Ax O' X2 → O PO√x²+y+2x4x = √x²+ y² ewton の1次近似より、 PO'≒2+y^ 1 + 1 2x4x 2m²+y/2 2x Ax x² + y² つくる (+) αの大きさが1に比べて 極めて小さい場合 (1+α) ≒ 1 + αβ 1 媒質 I x+y/i + AC √x₁² + y₁² Newton の1次近似 Qも同様に近似すれば, T2 媒質Ⅱ 'Q=(2-z)^2+y22≒ x2+222 Ax V2 ここで、 4t=t-to π2 -Y2 x1 ++ 4c+n2 Vπ22+y2 122+y24 (1) このことから、光の屈折におけるスネルの法則, n, sinQ=nsin2 を導け. (√x²+ y²+√x²+ y²) (2) π2 1 Ac Exercise Ans. At = m 2 2+yi + 光が点Pから点Oを経て点Qに達する時間to を求める. 三平方の定理より、 PO= = √√x₁ ² + y² ², OQ = √x²² + y²² が最小到達時間であるから, わずかに屈折点の位置をずらしても到達時間はさして変 わらないゆえに, 時間差4tは微小変位の値に依らず0でよい. 上式より, 真空中の光速度をcとすれば,媒質Iでの光速度は,媒質Ⅱでの光速度は一 21 2 =n2 112 2+ y VIz2+y2 て, ここで、入射角と屈折角の定義から, T2 PO OQ C C to = + = ± ± (m₁ √x² + y² + n₂ √x² + y² 1 2 sin 6 = sin02= n n2 同様に,光が点Pから点0′を経て点Qに達する時間tは, 以上より, スネルの法則 n, sin ₁ = n₂ sinė₂ が導かれた. 58 50 59

（光学機器）焦点距離 10.0cmの凸レンズをつけた写真機がある。レンズの前方260cmのところに立っている身長150cmの人を鮮明に写す。水の問いに答えよ。 （3）無限遠を写すときのレンズの位置と比べて、このときのレンズは何cm前方へ出ているか。 ただし、αが十分大きいと... 続きを読む

(2)でなぜ「-1」をする必要があるかわかりません

図のSは任意の波長入の単色平行光線をとり 出せる光源,Hは光の半分を通し残り半分を反射 する厚さの無視できる半透明鏡, M1,M2 は光線 に垂直に置かれた平面鏡である。 Sから出た光は Hで2つの光線に分かれる。ひとつはHを透過 し M1 で反射したあと, Hで反射し光検出器Dに 達する。他方はHで反射したあと, M2 で再び反 射してから,Hを透過しDに達する。 Dではこの 2光線の干渉が観測される。 装置は真空中に置か れているとして、 以下の問いに答えよ。 S O H M25 (1) M1,M2 が図の位置のとき, 光源からDに達する2光線の間には光路差 (光学距離の差) はなく, 2光線が強め合っている。 この位置から M2 を鉛 直下方に距離だけ平行移動すると,やはり強め合うのが観測された。 を波長入および整数で表せ。 (2)図の位置からM2 を一定の重力の中で自由落下させ, Dで光の強め合い を検出した。落下し始めた瞬間の強め合いを1回目とし、時間後にN 回目の強め合いが検出された。 重力加速度g を入, t, N で表せ。 なお、落 下中 M2 の面は傾かない。 (3) M2 を図の位置 (10) に戻して, Hと M1 の間に屈折率 n=1.5, 厚さ d=2.5×10 〔m〕 の薄膜を入れたとき, 波長 入1 = 0.50×10[m]で強め 合っていた。ここで,光源Sの波長をゆっくりと増やしていくとDの干渉 光は一度弱くなるが,ある波長 入になると再び強め合う状態になった。 波長が変わっても屈折率は変化しないとして,入2 を求めよ。 (千葉大)

物理のエッセンスからです。 解答にある、n >1とありますが、何故そう言えるのかがわかりません。

は,,,育の明線は中央に近い順にとのよりに並んで現れるが。 P.127 波長の光を当て, スリットS」の前に屈折率 n, 55** 厚さDの薄膜を入れると中央の明線は上下どちらへずれ るか。 また、 ずれの距離をd, l, n, D で表せ。 |S₂ 入 光学距離を使用 n IS1

(3)なんですけどいまいち問題が何を聞いているのか理解できません。噛み砕いて説明して欲しいです!

4,32 24 175.(光学機器)焦点距離 10.0cm の凸レンズをつけた写真機がある. レンズの前方260cmのとこ ろに立っている身長150cmの人を鮮明に写す. 次の問いに答えよ. (1) レンズとフィルムの距離は何cm か. (2)フィルム上に写った像の長さは何か (3) 無限遠を写すときのレンズの位置と比べて、このときのレンズは何cm 前方へ出ているか. ただし,a が十分大きいときは0として計算せよ 260 方 10 a 269 15 20 260 226052 6: 10-260 201

光の干渉についてです。 この場合、なぜλに1/nが掛けられるのでしょうか。 薄膜の屈折率がnで波長がn分の1というところまでは言われてみたら何となくでは分かるのですが、、、 本当になんとなくの為、言われないと分かりません。そのため付くつかないの区別を教えて頂きたいです。 ま... 続きを読む

(b)干渉条件 薄膜の表面と裏面での反射光が干渉す る。薄膜の屈折率がn>1のとき,表面での反射で は位相がずれる。 屈折率1 0₁ 0 空気 ↑ 強めあう: 2dcos0 = (2m+1) ..13 n 2n 入 弱めあう : 2dcos02=2m・ d022 C2d cost, 2d cos 02 02 薄膜 2d ･･･14 2n 屈折率1 空気 (m=0, 1,2, ...)

解説のガラス中の距離d=真空中の距離dというのが理解できません🙇

(3) 光が距離 2tm (4) 光の速さc 〔m/s] を, n, m, lを用いて表せ。 328 ガラス中の光 真空中を進む光(波長込) が屈折率 n のガラスに入射した。 (1) 真空中の距離dの区間における光波の波の数はいくつか。 (2) ガラス中の距離dの区間における光波の波の数はいくつか。 (3) 真空中で (2)の場合と同じ数の波が含まれる区間の長さはい くらか。 図のように 光が平面鏡に入射している 光WWW 真空 ガラス \he

【ヤングの実験】単スリットと副スリットの差とはどこのことですか？そして、どうしてこのような，計算になるんですか

。 の最小の薄 量はどのよ Step 3 ・ 解答編 p.163~166 装置で光源から波長の光を入射させて実験をし 299 ヤングの実験 右図のようなヤングの実験の 点を原点O, スクリーンと複スリットの距離をL た。 S1,S2から等距離の位置にあるスクリーン上の 光源 So HOA SS2 = dl, dはLに比べて十分小さいものとする。 (1) 屈折率n,厚さの物質Aをスリット S, の前に置いた。このとき、光は物質に対 してほぼ垂直に物質を横切るものとして, 単スリットと複スリットの間で生じる光路 差を求めよ。 2 (1)で,もともと原点Oにあった縞模様はどちらにいくら移動したか。 (3) 物質Aを取り除き、スリット So を図の矢印の向き(下向き)にゆっくりと動かした。 物質を取り除いた後,干渉縞の明暗が初めて反転したときのSS」 - So S2 はいくらか。 基礎 物理