物理学Ⅰ›波動

波の性質

Properties of Waves

波とは?
🌊 波の直感
①湖に石を投げると波紋が広がる
②水自体が動くのではなく"揺れ"が伝わる
③波 = ある場所の振動が周囲へエネルギーを伝える現象
④重要:媒質(水)はその場で振動するだけ、移動しない!

分類

📊横波 vs 縦波
区分横波縦波
振動方向進行方向に垂直進行方向に平行
例光、弦の波、電磁波音、ばねの波
媒質の必要性電磁波は不要必要(音)
特徴偏光可能密·疎の繰り返し
横波と v = fλ
5 Hz
5
波の速度
v = fλ
波の速度(m/s) = 振動数(Hz) × 波長(m)
💡 なぜ v = fλ?
①1秒間にf回振動 → f個の波ができる
②各波の長さがλ
③1秒間の距離 = f × λ = v
④vは媒質で決まる!振動数や振幅を変えても速度は同じ
重ね合わせと干渉
0°
周期と振動数
T = 1f
周期(s) = 1/振動数(Hz) — 1回振動にかかる時間
🔑 重ね合わせの原理
①2波が出会うと変位が足し合わされる(重ね合わせの原理)
②同位相(0°) → 強め合い:振幅2倍
③逆位相(180°) → 弱め合い:振幅0
④通過後は元の姿に戻る
波の4大性質
🔄 反射·屈折·干渉·回折
①反射:境界面で戻る(入射角=反射角)
②屈折:媒質が変わると速度が変わり方向が曲がる
③干渉:2波が出会い強め合いまたは弱め合い
④回折:障害物の裏に回り込む(λが大きいほどよく回折)
⑤これら4つは全ての波の共通性質!
総まとめ
波の核心公式
v = fλ = λ/T
速度 = 振動数 × 波長 = 波長 / 周期
🎯 試験ポイント
①v = fλ:波の速度=振動数×波長(必須!)
②波の速度は媒質で決まる — f, Aと無関係
③横波:振動⊥進行(光) / 縦波:振動∥進行(音)
④重ね合わせの原理:合成変位=個別変位の和
⑤共通性質:反射·屈折·干渉·回折