物理理科電磁気学・光学・天文学

波動における基本の「波の性質」を理系ライターが5分で解説

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波の重ね合わせは、2つの波の位相を足すことができるという性質だ。

波の周期や波長は一定で、そのため合成波にも一定の周期、波長がみられることがあるんだ。

2-3 回折

2-3 回折

image by Study-Z編集部

3つ目は回折です。

波の1つである音を例に出しましょう。窓のある壁をイメージしてください。当たり前ですが、窓を開けて壁に隠れても、外からの音は聞こえますよね。今までの図のように波がまっすぐ直進しているだけだと、音は壁に当たって耳には届かないはずです。しかし、しっかりと耳に届くのは、この回折という性質があります。

回折とは、その字のように波が回り込む性質のことです。波は波源から同心円状に広がりますね。その波の各点各点がまた波源となり円状に広がっていくという考え方(ホイヘンスの原理)があり、それを用います。その波は壁に当たると吸収または反射されますが、開いた窓へはそのまま進みますね。このとき、窓に到達した波が波源となり、また同心円状に広がり、結果壁の裏側まで波が伝わるのです。

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波の回折は、小さな開口部でも、波は回り込んでその裏まで到達するという性質だ。

これはホイヘンスの原理という考え方で説明できる。

波には特有の性質がある

波には様々な性質があります。ここではグラフの回折と、3つの性質について説明しました。問題を解くという観点では、波の速度、振動数(周期)、波長の関係式反射(自由端反射、固定端反射)定常波が特に重要かと思います。それぞれ少し発展的な要素を含みますが、ここはよく理解しておく必要があるでしょう。

また、今回はホイヘンスの原理については詳しく説明していないため、別途学習すると回折についての理解が深まるでしょう。

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sasasa