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5分でわかる!ホイヘンスの原理

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この動画の要点まとめ

ポイント

ホイヘンスの原理

波動18 ポイント1 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回は、波面の進み方に関する ホイヘンスの原理 について解説していきましょう。

ホイヘンスの原理とは?

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例えば、水面に指を入れ、上下に振動させたときをイメージしてください。指を中心として同心円状に円形波が広がっていきますよね。このときできる 高さが等しい点の集合 のことを 波面 と言います。円形波をはじめとする波面には、次の ホイヘンスの原理 に従った進み方の規則があります。

ホイヘンスの原理

波面の各点からは、波の進む前方に素元波が出る。これらの素元波に共通に接する面が、つぎの瞬間の波面になる。

ホイヘンスの原理による波面の作図

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……といっても、ホイヘンスの原理を読んでサッと理解できる人は少ないでしょう。時刻0[s]における波面が下の図のような波を例に、ホイヘンスの原理による波面の作図方法を解説していきましょう。

波動18 ポイント1 一番左端の図

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波の伝わる速さはv[m/s]です。ここからt[s]経過したときの波面はどのように表せるでしょうか?

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まず、0[s]の波面上には点が無数にありますね。そのうち代表していくつかの点を取り出し、1つ1つの点を 波源 と考えてみましょう。

波動18 ポイント1 真ん中の図 3つの円形波は消す

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3点を波源と考えると、t[s]後には3つの 円形波 が広がりますね。この円形波を 素元波 と言います。t[s]後の素元波を描くと下の図のようになります。

波動18 ポイント1 真ん中の図

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波の伝わる速さがv[m/s]でt[s]経過しているので、素元波の円の半径はいずれもvt[m]です。すべての素元波の半径はvtとなり、素元波に接する面を考えると下の図のようになります。

波動18 ポイント1 一番右端の図

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円の左側にも描くことができますが、この波は右に進んでいるので右だけを考えましょう。これがまさにt[s]後の波面となります。

波面と波の進む向きは垂直に交わる

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このとき、波面と波の進む向きには、ある関係が成り立ちます。図を見ると、波の進行方向は素元波と波面の接点を通る方向ですね。

波動18 ポイント1 一番右端の図

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円の半径と接線は垂直に交わるので、 波の進行方向と波面は垂直に交わる んです。

波動18 ポイント1 クマさんのまとめ

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

ホイヘンスの原理
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      波動

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          ホイヘンスの原理、屈折の法則

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