波動で絶対に覚えるべき2つの公式【イメージ重視の物理基礎】

このような方向けに解説をしていきます。

波の特徴は5つの量で表す

ロープで波を作るとき、揺らし方をいろいろ変えれば、できあがる波の形は変わります。

波の特徴をとらえるときは、5つの量に注目しましょう。

④振動数と⑤周期は特にイメージが重要になります。

5つの注目ポイントそれぞれを日本語で説明できるようにするのがゴールです！

①振幅 \(A\)

波の中心ラインから、最も揺れているところまでの長さを振幅と呼びます。

上に最も揺れているところを「山」、下に最も揺れているところを「谷」と呼ぶので、合わせて覚えておきましょう。

振幅を測るときの注意点は、山と谷の幅を測るわけではないという点です。

揺れが0の中心ラインから、山(もしくは谷)までの長さが振幅です。

②波長 \(λ\)

波の「山」と「谷」を合わせた、波1個の横幅を波長と呼びます。

通常 \(λ\) (読み方：ラムダ)という記号で表します。

波1個の横幅は、つぎのような測り方でもおなじです。

③速さ \(v\)

シンプルに波が進む速さのことです。

④振動数 \(f\)

1秒間にある1点が上下に振動した回数を振動数と呼びます。

波が通り過ぎていくとき、ある1カ所をジーっと見つめると、その場所が上がったり下がったりするのが分かります。

浮き輪に乗っているときに波が来ると、浮き輪が上下に動くのと同じですね。

振動する回数を計るときに、1秒間という基準を設定したのが振動数です。

⑤周期 \(T\)

周期は2つの表現方法を覚えておきましょう。

どちらも本質的には同じ意味です。

しかし問題を解くときは、両方の表現方法を覚えておいたほうが、周期を求めやすくなります。

周期は2つの表現方法で覚えておきましょう。

必ず覚えるべき2つの公式

波の特徴を表す5つの量のなかで、振幅 \(A\) を除く4つの量の間につぎのような関係があります。

問題で図が与えられていれば、波長を読みとることができます。

しかし波長以外の、速さ・振動数・周期の3つは静止画からは判断できません。

そのようなときに2つの公式が役立ちます。

図から読み取れる波長や、問題文で与えられている他の数値を代入することで、計算で求めることができるのです。

問題にかかれる静止画の情報から、動いるときの様子がわかるようになるということですね。

ロープや水の波だけでなく、音の波や光の波でも使う公式なので、超基本公式としてかならず覚えておきましょう！

まとめ

物理基礎・高校物理の分野一覧はこちら