高校物理

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5分でわかる!強め合う条件

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この動画の要点まとめ

ポイント

強め合う条件

波動26 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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複数の波が同時に重なり合い、互いに強め合ったり、弱め合ったりする場所ができる現象を 波の干渉 といいます。

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例えば、水面上にある2つの点に対して、指を上下に動かした時を考えてみましょう。

波動26 ポイント1 15コマ目左の図を流用して新規で作成 ファイル内PDFにて指定

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2つの点をS1、S2とすると、S1、S2波源 となり、波が同心円状に広がっていきますね。この2つの波が干渉すると、互いに強め合ったり、弱め合ったりするのです。今回は、干渉する2つの波が 同位相 であるときの 強め合う条件 について解説していきます。

位相 ⇒ 波のタイミング

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強め合いの条件について解説を始める前に、 位相 という言葉を振り返っておきましょう。波の高さは y=Asinωt と表すことができましたね。位相とは、この式のsinの中身である ωt を表し、単純にいうと 波のタイミング を表すものになります。

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波源S1、S2から出ている波が 同位相 とは、 波の山と山が同じタイミング で始まったということを表します。

強め合うのは「山と山」「谷と谷」

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では、波源S1、S2から 同位相 で波が送り出されたとして、どのような点で2つの波が 強め合う のかを考えていきましょう。S1、S2から送り出された波を表す次の図を見てください。

波動26 ポイント1 図 S<sub>2</sub>の波の上の点P、λはすべて消す

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S1から出た波が、たまたま点Pに山として届いたとします。このとき、S2から出た波が点Pにどのような振動状態で届けば、2つの波は強め合うでしょうか?

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S1からの振動が山 ならば、 S2からの振動も同じ山 であれば、波は強め合って振幅が2倍となりますね。仮にS1からの振動がたまたま谷であったならば、S2からの振動も同じ谷であれば、波は強め合って振幅が2倍となります。

強め合う条件は「距離差|S1P-S2P|」に注目

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ある点PにS1から出た波が山として届いたとします。このとき、もし距離S2Pが、距離S1Pまでの距離に等しければ、2つの波は強め合いますね。

波動26 ポイント1 図 S<sub>2</sub>の波の上の一番左の点Pと点線入れる 残りの点P、λはすべて消す

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つまり、 |S1P-S2P|=0 ならば 強め合う ことがわかります。

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ただし、波が強め合う条件は|S1P-S2P|=0だけではありません。2つの波が強め合うのは、 山と山が同じタイミングで点Pに届く ときです。図に表すと次のようになります。

波動26 ポイント1 図

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ここで注目したいのは 2つの波源との距離差|S1P-S2P| です。|S1P-S2P|が1波長λ離れていれば、山と山が同じタイミングで届きますよね。さらに、距離の差が2λ、3λ……でも強め合いが起こります。すなわち、 距離の差|S1P-S2P|=mλ (m=0,1,2,……)であれば強め合う と言うことができますね。

波動26 ポイント1 下半分 クマちゃんの囲み

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2つの波源が 同位相 のときは、 距離差|S1P-S2P|波長の整数倍 ならば 強め合う ということをおさえておきましょう。

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。

強め合う条件
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