2021年京大物理第3問

今年の第3問は波動でした。
(1)(2)→ただの屈折波の問題です🌊 (カ)は意識すべきポイントがありますが。
(3)  →目新しい問題ですね!実は2017年頃?の慈恵医大に類題が出ているので、
参考に見ておくとなお良いでしょう。


完答難易度は第1問より高め、第2問に比べるとマシでしょう。

(1)
(あ)(い) ただの光の強め合いの問題。

     下図の波線部の距離が経路差で、その距離は2dsinθ

     ∴強め合う条件は 2dsinθ=λ




(2)
(う) 屈折の法則より
   n=sin(π/2-θ)/sin(π/2-θ‘) = cosθ/cosθ’ → cosθ=ncosθ‘


(え) これも屈折の法則より
   n=λ/λ‘ → λ’=λ/n

(お) 1波長分ずれると位相が2πずれるから、Pで反射する光とQで反射する光の
経路差が2dsinθ‘より、位相がxずれるとすると

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: image-8.png

(か)n<1のときPでの反射で位相のずれはない!(なお、n>1なら固定端反射)
  よって、強め合うとき光の位相差は2πの整数倍より
  4πd√n²-cos²θ/λ = 2πk → 2d√n²-cos²θ =kλ(kは自然数)




(3)ここでは、高さが変わると中性子の速さが変わるから、波長も変わる
   ことが理解できればOK。

(き)D→Cを通る中性子の速さvは、エネルギー保存則より
   1/2 mv₀²=1/2 mv²+mgs → v=√v₀²-2gs
 
∴ 求める波長をλ‘とすると
λ‘=h/mv=λ/√v²-2gs

問1 A→Bと進むとき位相は2π×ℓ/λ₀、D→Cと進むとき位相は2π×ℓ/λ‘進むことから、
   位相差は

問2


【講評】
(1)→基本問題。
(2)→オは位相の概念を、カは屈折率と自由端or固定端反射の関係の理解ををみている。
(3)→計算処理はやや厄介だが、要点は「高さ変化→波長変化→速さも変化」と
  「ド・ブロイ波長はλ=h/mv」のみ。

総括すると、【1】~【3】はどれも後半になるまで難しい問題はない。よって、苦手を残さず
きちんと勉強していれば7~8割の得点は容易に取れる。医学部志望者なら細かいミスを回避した
うえで後半にもある程度手を付けて80~85%程度を狙いたい内容。


京大物理の詳解です。正解かどうかより、手厚い解説から自身の曖昧な点を洗い出し
積極的に取り入れるのに利用しよう!

コメント

タイトルとURLをコピーしました