C16
高校物理の基本問題集です．授業の確認や定期考査対策に利用してください．
大学入試を意識した問題集です．問題を解くときのとっかかりや考え方，注意すべき点を説明しています．
国公立大学を目指す生徒が多い地方の公立高校３年生の進路指導について，月ごとに説明します．はじめて３年担任になって，困っている先生も多いかと思いますが，参考になれば幸いです．
レンズと像の位置 問題はこちらです． レンズの公式より， $${\frac{1}{12}+\frac{1}{b}=\frac{1}{8} \rightarrow b=24\rm cm}$$ 物体と反対に凸レンズから $${24\rm cm}$$ 離れた位置に倒立実像ができる． また，凸レンズを物体と $${24\rm cm}$$ 離せば，凸レンズから $${12\rm cm}$$ の位置に像ができる． 詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください．
レンズと像の位置 焦点距離 $${8.0\rm cm}$$ の凸レンズから $${12\rm cm}$$ 離して物体を置いた．像ができる位置を求めよ．また，物体の位置を変えずに凸レンズを前後に動かしたところ，同じ位置に像ができた．このときの凸レンズの位置を求めよ． 解答はこちらです．
マイケルソン干渉計 問題はこちらです． 鏡1で反射する光の経路は，$${2{L-(n-1)D}}$$ なので，２つの鏡で反射する光の経路差は， $$ \begin{array}{} |2L-2{L-(n-1)D}|&=&m\lambda\\ (n-1)D&=&\frac{\lambda}{2}m \end{array} $$ 詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください．
マイケルソン干渉計 図のように，マイケルソン干渉計の一部に厚さ $${D}$$ ，屈折率 $${n}$$ の透明平行板を挿入したとき，光が強めあう条件を $${m\ (m=0,1,2,\cdots)}$$ を用いて表せ．ただし，光源から出る単色光の波長を $${\lambda}$$ とし，ハーフミラーからそれぞれの鏡までの距離は等しいものとする． 解答はこちらです．
くさび形空気層に液体を入れたときの干渉縞の間隔 問題はこちらです． 液体中の波長 $${\lambda'}$$ が，$${\lambda '=\frac{\lambda }{n}}$$ となることに注目して，$${\Delta x=\frac{L\lambda}{2D}}$$ を利用すると， $${\Delta x=\frac{L\lambda'}{2D}=\frac{L\lambda}{2nD}}$$ 詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください．
くさび型空気層に液体を入れたときの干渉縞の間隔 図のように，２枚のガラス板の隙間を屈折率 $${n}$$ の液体で充たしたときの，干渉縞の間隔 $${\Delta x}$$ を求めよ． 解答はこちらです．
ニュートンリング 問題はこちらです． (1)凸レンズを持ち上げると光路差は大きくなるので，干渉縞の間隔は変わらないが，干渉縞は中心方向へ移動する． (2)点Ａから見て光が強めあっているとき，光路差と波長の関係は， $${2d=\left(m+\frac{1}{2}\right)\lambda}$$ 図2のように，点Ｂに達する干渉光は，ＡからＢへ直接達する光と，平板ガラスの上面と凸レンズの下面で２回固定端反射してＢに達する光が干渉するので，光路差は $${2d}$$
ニュートンリング ニュートンリングについて，次の問いに答えよ． (1) 水平におかれた凸レンズを鉛直上方に引き上げると，干渉縞の間隔はどうなるか．また，干渉縞の位置は変化するか． (2)図1のＡ点に明線があるとき，Ａ点の真下のＢ点には明線があるか，暗線があるか． 解答はこちらです．
回折光の本数 問題はこちらです． $${m}$$ を整数とすると， $$ \begin{array}{} 4.0\times 10^{-6}\cdot \sin \theta &=&6.4\times 10^{-7}m\\ \sin \theta &=&\frac{6.4\times 10^{-7}m}{4.0\times 10^{-6}} \end{array} $$ $${\left|\sin \theta \right|\leqq 1}$$ より， $
回折光の本数 格子定数が $${4.0\times 10^{-6}\rm m}$$ の回折格子がある．この回折格子に $${6.4\times 10^{-7}\rm m}$$ の光を入射したとき，何本の明線が観測されるか． 解答はこちらです．
格子定数 問題はこちらです． 2次（ $${m=2}$$ ）の明線なので，格子定数 $${d}$$ は， $$ \begin{array}{} d\sin 30^\circ&=&2\cdot 5.00\times 10^{-7}\\ d&=&2.0\times 10^{-6}\rm m \end{array} $$ また筋の数は $${5.0\times 10^3\rm /cm}$$ . 詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください．
格子定数 回折格子に対して垂直に波長 $${500\rm nm}$$ の光を入射させたところ，2次の明線が入射光に対して $${30^\circ}$$ の角度で観測された．格子定数を求めよ．また，この回折格子には $${1\rm cm}$$ あたりの何本の筋があるか． 解答はこちらです．
ヤングの実験 問題はこちらです． (1) $${\Delta x=\frac{L\lambda}{d}}$$ より，広くなる． (2)波長が小さくなるので，狭くなる． (3)(2)と同様に波長が小さくなるので，狭くなる． 詳しい説明はこちらのブログを参考にしてください．
ヤングの実験 ヤングの実験(図1)において，次の操作をしたら干渉縞の間隔はどうなるか． (1)スリットの間隔 $${d}$$ を狭くする． (2)入射光を赤の単色光から緑の単色光に変える． (3)装置全体を屈折率 $${n}$$ の液体に浸す． 解答はこちらです．
水中の光源を塞ぐ円板の半径 問題はこちらです． 光源の真上からの距離が $${r}$$ の点（円板の端）に光が達したとき，光源から出た光は臨界角に達して全反射する．このとき円板の半径 $${r}$$ は最小値になる．図1より， $$ \begin{array}{} \frac{\sin i}{\sin 90^\circ }&=&n\\ \frac{r}{\sqrt{h^2+r^2}}&=&n\\ r^2&=&n^2(h^2+r^2)\\ (1-n^2)r^2&=
水中の光源を塞ぐ円板の半径 水深 $${h_0}$$ の位置にある光源の真上に円板をおいたところ，光源の光は水上から見えなくなった．水の屈折率を $${n}$$ として， 円板の半径 $${r}$$ の最小値を求めよ． 解答はこちらです．
