センター2016物理基礎第１問 問４「自由端反射と合成波」

なるほど。１秒ごとって例えばこんな感じだよね。

そうなんだけど、このあとの３秒後、４秒後を考えるのには少し時間がかかるので、実際はいきなり４秒後を考えて良いんだ。

大丈夫なんだよ。やってみよう！まず、反射をしないものとして、まっすぐ右に４秒後の波形を描こう！

そうだね。さて、ここからなんだけど、この問題では「自由端反射」なんだよね。「自由端反射」の場合は反射面をはみ出した右側の部分を、そのまま反射面を軸としてひっくり返すんだ。

うん、これでいいよ。まだ反射面に到達していない青い部分が「入射波」で、折り返した緑色の部分が「反射波」だよ。この２つの波を合わせたのが、実際に観察される波なんだ。合成波っていうんだけどね。

そんなに難しくはないんだけど、念のために丁寧にやってみよう。まず、を考えよう。この点では、青色の入射波も、緑色の反射波も、どちらも変位は＋１だよね。なので、合わせると変位は＋２になるんだ。

そうだよ。次はだ。では、反射波の変位は＋１だけど、入射波の変位が０だね。ということは、合成波の変位は＋１だね。

できたね。実際はそのほかの中間の値も取ったりしたほうが良い知れないけど、この波はすべてまっすぐな線分でできているので、まっすぐ結べば完成だ。

その通り。ついでに、もし「固定端反射」だったときを考えておこうよ。

反射を考えずに、４秒後の波を描くところまでは同じなんだけど、「固定端反射」の場合は、このあと一度横軸に対して折り返す、っていう作業が入るんだ。

そこから先の作業は「自由端反射」の場合と同じだよ。

そうだね。話を戻すと、今は「自由端反射」だったので、答えは③だね。