センター2015物理第１問 問１「回折の例を選ぶ」

まず注目するのはどこかな？

直接「波の回折」の説明をしているページではないけど、この「光環　光の回折による発色現像」の説明でどうかな？

簡単に言うと、波は障害物があっても回りこむ性質がある、ということだね。

揺らいで見えるのは、風呂の底からやってきた光が曲げられるからだね。「回折」も光を曲げている事にはなるんだけど、「障害物」が無いと「回折」はしないんだよね。風呂の場合は、水面が波打っているために、いろんな方向に曲げられるっていうことだね。

それは、光が「屈折」するからだね。「回折」も「屈折」もどちらも「折れる」っていう字が使われているので、波が折れることは同じだけど、「障害物」によって折れるのが「回折」なんだ。

音の場合、「振動数」っていうのは、音の高さのことだね。例えば、笛でドの指で穴をふさぐと、ドの音が出るっていうことだね。

そうだね。音楽の時間に、ドの指で穴をふさぐと、どうしてドの音が出るのかは教わらないもんね。

「回折」とは関係がなくて、「固有振動」と関係があるんだよ。「固有振動」については、「気柱の振動」を見てみて。

実際は穴のふさぎ方と、出る音の高さの関係は結構難しいらしいんだよね。簡単に言うと、穴のふさぎ方で笛の「固有振動数」が変わって、音の高さが変わる、ということだね。

昼よりも夜のほうが遠くの音が聞こえる気がしない？

”静か”ということも、もちろんあるんだけど、音の屈折が関係しているんだよ。この「夜は音が遠くまで伝わるのはどうして？？」というサイトを見ると分かるかな？

屈折というのは、何らかの境界で波の速さが変わると起こるんだね。音は空気の温度によって速さが変わるので、昼と夜では違う向きに屈折するんだよ。

この波が岸壁で跳ね上がるという話は、教科書にはあまり書いてないかもしれないね。でも、一般に波が壁にぶつかるとどうなるかって、知らない？

そうだね。「反射」するって言うね。で、波の反射には「固定端反射」と「自由端反射」っていう２種類があるんだよ。

波が大きく跳ね上がるのは、「自由端反射」の時だね。「反射の法則」というページで分かるかな。

これこそ「回折」だね。最初の方に話をしたけど、「回折」は障害物があっても回りこむ性質なんだ。まさに⑤の話だね。

「空が青いのはなぜ？」という疑問は、小さい頃によく思う疑問だよね。だけど、正確に説明するのは結構難しいんだ。高校の物理の教科書に載っているのは、「散乱」というキーワードだね。「空はなぜ青い」という言葉で検索してみると、たくさんのページに書いてあるよ。いろいろと調べてみてね。

正解！「ドップラー効果」は聞いたことあるんだね。どうしてドップラー効果が起こるのかを説明するのは難しいけど、高校物理ではしっかりと理解しておかなきゃダメだね。

でも、しっかりと理解しておこうね。