💡 ヒント:回折格子と等厚干渉

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

前半は回折格子に光を当ててスクリーンに明線パターンを作る問題。後半はくさび形の空気層(2 枚のガラスの間にアルミ箔をはさんでわずかに開けた構造)で光が干渉して縞模様ができる問題。どちらも「光が出会う点で光路差が波長の整数倍になっているか」がポイント。

✏️ 求めるもの

明線間隔 \(\Delta x\)、アルミ箔の厚さ \(D\) など。「強め合い条件 = 光路差 = 整数 × 波長」を立てて、幾何関係から距離・長さに翻訳する。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 問2(明線間隔):回折格子は \(d\sin\theta = m\lambda\)。スクリーンまでの距離 \(L\) と格子定数 \(d\) で間隔が決まる。\(\Delta x = \lambda L / d\) の形を覚える
  2. 等厚干渉の幾何:2枚のガラスの間隔(厚さ)\(t\) が場所によって変わる。\(t\) と全長 \(L\)、アルミ箔の厚さ \(D\) で相似比から \(t\) を表す
  3. 明線本数のカウント:左端(接触点)からアルミ箔まで全長 \(L\) の中に縞が \(N\) 本見える → \(\Delta x \times N = L\)
  4. 厚さ \(D\) の式:くさびの傾きは \(\theta = D/L\)。\(\Delta x = \lambda /(2\theta)\) と縞本数から \(D\) を求める
注意

くさび形干渉では反射での位相反転に気をつける。「上のガラスの下面 → 空気」での反射は位相反転なし、「下のガラスの上面 → ガラス(高屈折率)」での反射は位相反転あり。だから明線条件は \(2t = (m + \tfrac{1}{2})\lambda\) になる。「整数倍が明線」と覚えていると間違える。