入門物理学 B レポート問題 (2017/11/16 ( 木 ), 福川 出題 )
注意事項
1. 紙の場合は、A4 で提出してください。電子機器で作成したものか、手書きかは問い ません。氏名と学籍番号を記入してください。授業中に提出できない場合は、メー ルでの提出でもかまいません。連絡先は[email protected] です。講義 スライドは https://sites.google.com/site/kfukukawa00/hosei2017 にあります。 (メールでの提出の場合、講義のレポートと分かるように件名を書いてください。) 2. 希望者にはレポートを返却します。解説後の授業後に来てください。
3. レポートはコピーを取っておくことを勧めます。
4. 計算問題は途中計算がある場合は、過程も含めて書いてください。単位がある量は 単位もつけてください。また、電卓は自由に使ってください。試験も電卓持ち込み 可にする予定です。
提出締切 11/30 ( 木 ) 授業の最初に回収します。
I. ヤングの実験 (10 点)
授業では第 6,7 回目 (10/26,11/9) にヤングの実験を取り扱った (次ページの図)。
2 本のスリット S1, S2 に光波を同位相で入射させ、スクリーン上に縞模様を作ること を考える。まず S1, S2 に入った光は ア を起こし、球面上に広がる。すなわち、S1, S2 は新たな波源として振る舞う。
この時、S1, S2 から等距離にあるスクリーン上の点 O では、S1, S2 から出た光波の振 動状態は{ 同位相・逆位相 } であるので、光は { 弱め合う・強め合う } 。したがって、ス クリーン上には { 明るい光の線が映る・何も映らない }。S1, S2 からの距離が波長の (整 数+1/2) 倍ずれているスクリーン上の点では、S1, S2 から出た光波の振動状態は { 同位 相・逆位相} であるので、スクリーン上には { 明るい光の線が映る・何も映らない } 。 (1) 空欄 ア に入る物理現象を答えなさい。(2 点)
(2) 後段中に 5 個ある中カッコの中の選択肢を選んで、文章を完成させなさい。(4 点) (3) スクリーンの距離を OQ = L = 1 m, スリットの間隔 S1S2 = d = 0.2 mm とする。ま た、点O からスクリーン上の別の点 P までの距離を OP = x とすると、2 つのスリット から点 P までの距離の差は |S1P − S2P| ≒ xLd と近似できることが知られている。波長 600 nm = 0.0006 mm の光を用いると、1 番目の暗線と 2 番目の暗線はそれぞれスクリー
ンの点 O からどの距離にできるだろうか (4 点)。
図 1: ヤングの実験の原理図 II. A レンズ, B 共振・共鳴 (10 点)
次の質問 A. B. のいずれかを選んで答えなさい。
A. 授業では第 3, 4 回目 (10/12) にレンズについて取り扱った。
凹レンズを用いたとき、必ず元の物体より小さな像が見られるが、それはなぜか説明しな さい。必要なら図を書くこと。
B. 授業では第 5 回目 (10/19) に共振現象を取り扱った。
共振・共鳴現象の例を知る限り答えなさい。 何と何が共振・共鳴しているのか明記する こと。(資料等調べても良いですが、引用元を明記してください。なお、授業中に出した 例以外の例には高評価を与えます)。
