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「固定端反射」をシミュレーターで解説![物理入門]

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前回記事「波・波動の基本」に続いて、「固定端反射」をシミュレーターで解説していきます!

「固定端反射」をシミュレーターで解説![物理入門]

「固定端反射」とは?

固定端反射とは、端が固定された状態で波がどのように反射するか考えるものです。紐が端で固定されていた場合、波はどのよう反射するか考える問題です。
シミュレーターで実際に触って理解しましょう!

「固定端反射」シミュレーター

 

シミュレーターの説明
  • 波長と速度を指定すると、左から1つの波が発生します
  • 波は壁にぶつかると反射します。どのように反射するか観察しましょう
  • 動きが速いので、再生速度を調整して観察してみましょう

波長
6.0
速度
2.0

経過時間 : 0.0


再生速度
1.0
↑このバーで再生の速度変更・一時停止ができます

「固定端反射」の解説

固定端の場合、シミュレーターの動きから分かるように、波は反対向きになって反射します。


 
この反射の時、一時的に↓のように複雑な波になります。


 
実はこの反射は「反対方向の波との合成」と考えれば、表すことができるのです。↓のように反対方向から仮想的な波が来ていると考えます。

すると、反射時の動きは「壁に向かう波」と「壁から出てくる反対の波」の合成波として表せるんです!

 

POINT固定端反射は、「逆側からの波(上下逆)との合成」で表現できる!

「固定端反射」を「反対方向の波との合成」として観察しよう!

上記の考え方を、シミュレーターを使って観察してみましょう!↑のシミュレーターと同様の動きですが、補助的な反対波も描画します
 

シミュレーターの説明
  • 波長と速度を指定すると、左から1つの波が発生します
  • 今度は同時に「仮想的な反対の波」も青色で表示します
  • 固定端反射の波が「元の波」と「反対方向の波」の合成で表せることを確認しましょう!
  • 動きが速いので、再生速度を調整して観察してみましょう

波長
6.0
速度
2.0

経過時間 : 0.0


再生速度
1.0
↑このバーで再生の速度変更・一時停止ができます
 
このように複雑な動きの波も、単純な波の重ね合わせで表現出来るんです!
 

「固定端反射」まとめ

  • 固定端反射では、壁際で上下裏返るような反射をする
  • 「逆側からの波(上下逆)との合成」で反射を表現できる

 

[関連記事] 波・波動の基礎
4.固定端反射(本記事)


⇒「波の基本原理」カテゴリ記事一覧

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