波動

y-xグラフの数式表現

物理基礎で扱った波動を数式で表現する方法を学んでいきます。まずは $ y-x$ グラフ。グラフを見たらすぐにパッと数式でもかけるようになることが目標です!

y-tグラフの数式表現

続いて $ y-t$ グラフ。$ y-x$ グラフのときの考え方を利用しながら,$ y-t$ グラフを数式化する方法について学習していきます。

y(x, t) の求め方

$ y(x, 0)$ もしくは $ y(0, t)$ を利用することで,$ y(x, t)$ を求める方法を学習します。ポイントは「時間を巻き戻すこと」です!時間を巻き戻すか,距離を巻き戻すかで2通りの方法があります!

正弦進行波の一般表現

正弦進行波のまとめの内容です!全ての正弦進行波はこの形で表される!という内容になりますが,暗記は禁止!実際に問題を解く際の活用方法も含めて解説します!

定在波の数式表現

物理基礎で学習した定在波について,数式で表現する方法を学びます!単に数式として計算するだけでなく,「なぜその式が定在波を表しているのか」を自分の言葉で説明できるようになりましょう!

反射波の定在波

壁によって正弦進行波が反射されると,入射波と反射波が重なって定在波ができます!どのような数式で表せるのかを丁寧に確認していきましょう!

干渉の一般論

波の干渉について,数式を交えながら一般化して考えていきます!波動の単元の山場となる部分の土台です!しっかり丁寧に内容を確認していきましょう!

水面波の干渉

干渉の考え方を用いて,水面における波の干渉を具体的に考えていきます!完成した図の特徴を漏れなく説明できるようになることが目標です!

反射による水面波の干渉

水面に直線状の壁がある場合も考え方は同じ!「折り返して考える」という考え方がわかればスムーズに理解できるはず!

弦を伝わる波の速さ

物理基礎で扱った「弦・気柱振動」の内容の追加事項です!「線密度」について学習し,それを用いた「弦を伝わる波の速さ」の表現方法について考えていきます!

ドップラー効果①

救急車のサイレンの音の高さが変わることで有名な現象,ドップラー効果。どうして起こるのか,という原理の説明から,まずは「音源の動き」に注目しながら考えていきます。

ドップラー効果②

続いて,観測者が動くことによる振動数について考えます。さらにこれまでの内容を全てまとめて,ドップラー効果の公式を導きます。これを理解したらあとはひたすら使う練習…!!

壁・風を考えるドップラー効果

壁がある場合,風が吹く場合のドップラー効果について考えます。少しややこしいですが,理解してしまえばパターン化できる内容です!こちらも練習あるのみ…!!

斜めドップラー効果

音源と観測者の動きが一直線上ではない場合についてです。考え方が決まっていますので,手順をしっかりと確認しましょう…!

衝撃波

音源の速さが音速よりも大きくなると,自身が出した音波を追い抜かして音源が進んでいく状況になります。このときの音源と音波の様子について簡単な図をかいて,重要な式を1つ立式できるようになることが目標です!

光の性質や屈折,反射について考えていきます。波動の単元の山場である「光波の干渉」の準備ともいえる重要な内容です!屈折率の扱いについてはすらすら説明できるようになるまでしっかりと理解しましょう!

全反射

中学生の理科でも学習した「全反射」。この現象を,屈折の法則を利用しながらより深く考えていきます。試験でも出題頻度の高い内容ですので,問題の解き方をしっかりと理解しましょう!

ホイヘンスの原理

波の伝わり方や,回り込む現象の原理について扱います。二次試験対策を行っていると抜けがちな内容ですが,共通テストではよく問われます!

反射・屈折の法則の証明

法則の証明方法について考えていきます!この証明で登場する「考え方」は,応用問題を解く際にも役立つことが多いものとなっていますので,頭の片隅に置いておいてください!

ヤングの実験①

光の干渉について考えていきます。ここからが波動の単元の山場!干渉の考え方をしっかり理解しながら,近似についても丁寧に確認していきましょう。どれもとっても重要な内容です!

ヤングの実験②

ヤングの実験における干渉縞の様子について確認し,例題を通じて問題へのアプローチを学習します。最後に触れる「$0$ 次の明線の特徴」も,入試問題を解くうえで非常に重要な考え方です!

回折格子

ヤングの実験と異なり,スリットが非常に多く存在する回折格子について考えていきます。とにかく重要なのは,ヤングの実験との比較!「ヤングの実験と回折格子の違いってなに?」と聞かれたときに,スラスラ説明できるように!

くさびガラス

2枚のガラスを使った光波の干渉についてです。理解してほしい最大のポイントは「反射による位相のズレ」です。難しい内容ではありませんが,今後頻出です!

ニュートンリング

円形の干渉縞についてです。光路差を求める部分が少々難しいですが,出題されるときは決まったパターンです!何度も手を動かして計算して,スムーズに近似,計算できるように慣れておきましょう!

薄膜干渉

シャボン玉のような「薄い膜」に関する干渉です!これまでに学習してきた内容についてまとめながら,最後の仕上げをしていきましょう…!

明線の扱い

光波の干渉の応用です!応用的な問題を解く際に,「明線の扱い」が問題となることがあります。よく使う考え方を知っていると対応がスムーズになります!

凸レンズ

小中学校の理科でも何度も触れる機会のあった凸レンズ。その性質について復習しながら,「像」の考え方について深入りしていきます!

凹レンズ

これまでの理科の学習では触れてこなかったもう一つのレンズ,「凹レンズ」について扱っていきます。重要なのは「凸レンズとの比較」です!対応関係を明確にしながら理解してください!

写像公式

物体と像の位置関係,像の大きさについて考えるのに必要な「写像公式」を学習します。レンズの分野で最も重要な公式ですので,使い方をしっかりと練習しましょう!

虚光源

2枚のレンズを組み合わせた「合わせレンズ」について考えていきます。この際に必要となるのが「虚光源」の理解です。「実像」と「虚像」の関係と同様に,「実光源」と「虚光源」の対応関係をしっかりと整理してください!

球面鏡

最後の仕上げ,球面鏡です!写像公式と似た式を利用するのですが,暗記は不要です!レンズとの比較,対応関係を明確にしておけば,自然と立式できるようになるはず!