イントロ
固定端・自由端での波の反射
端が動けるかで、山と谷が決まる
ひもの端へ届いた波は進行方向を返します。その端が固定されて動けないなら山は谷へ反転し、端が自由に動けるなら山のまま戻ります。
波に戻る
学習モード
外観
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定義
- とは、が境界へ達した後、進行方向を変えて元の側へ戻る現象です。
- 見分けるポイント
- との進行方向を先に分け、端が動けるかどうかで上下の向きを判断します。
公式
反射の位相規則
固定端反射
反射変位=−入射変位
ではが起こり、山は谷として戻ります。
- −変位の向きが逆になる
自由端反射
反射変位=入射変位
ではが反転せず、山は山として戻ります。
- =変位の向きを保つ
使うときのコツ
どちらも進行方向そのものは逆向きになります。
解くコツ
端の種類を決め、進行矢印を逆にし、最後に固定端だけ変位の符号を反転します。
比較
| 端 | 端の動きと反射 | 端の定在波条件 |
|---|---|---|
| 固定端 | 動けない・反転する | |
| 自由端 | 動ける・反転しない |
端固定端
- 端の動きと反射
- 動けない・反転する
- 端の定在波条件
端自由端
- 端の動きと反射
- 動ける・反転しない
- 端の定在波条件
端条件は反射波の形だけでなく、後で学ぶ定在波の節・腹も決めます。
手順
反射波を描く手順
- 1
端が動けるかどうかを記号から読む
- 2
戻る波の進行方向を入射と逆にする
- 3
なら山と谷を反転する
- 4
自由に動く端なら山と谷を保つ
例
- 場面
- 右向きに進む上向き2.0 cmのパルスが固定端へ達した。
- 順に考えると
- 固定端は動けず、端で変位0を保つ必要があります。反射波は左向きへ進み、変位の符号が反転するので下向き2.0 cmの谷になります。損失を無視する理想化では大きさは同じです。
- ここが結論
- 反射波は左向き、下向き2.0 cmです。
注意
向きには二種類ある
確認
確認テスト
Q1
上向きのパルスが自由端で反射すると、理想化した反射波はどうなりますか。
確認
反射波の作図確認
Q1
左向きに進む下向きのパルスが固定端で反射します。反射後の理想的な形はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
境界から戻る波は進行方向が逆になります
- 2
動かない端では変位が反転し端は節になります
- 3
では変位を保ち端は腹になります
- 4
端の種類、進行方向、上下の順で描きます
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