水面波の干渉(シミュレーション)


【目的】
 水面波の干渉について観察結果とシミュレーションを組み合わせ,より深く理解させる。
【教科・単元】
 物理T
【工夫した点】
 水面波の干渉実験には水波投影装置がよく使われるが,そのメカニズムを理解するには観察だけでは難しい。
 そこで,水波投影装置の解説として利用できるように工夫した。
・ 波源の間隔は1.0波長から3.5波長の間で0.5波長刻みで選択できるようにした。
・ 波源の位相は,同位相と逆位相が指定できるようにした。
・ 干渉模様を演算により,表示できるようにした。
・ 印刷用に各組合せの波面を作製した。
【準備】
 OSがWindows95・98・2000・me・xpのパーソナルコンピュータ。必要に応じてプロジェクターとスクリーン。
【操作・結果】
 「理科シミュレーションと計測」をインストール後,メニュー画面から「水面波の干渉」を起動する。次の画面が表示される。(denni.exe)
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 波源間の距離や位相は各ボタンをクリックすることで変更可能である。下図は波源間の距離は3.0λ,逆位相の場合である。
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 また,交点表示チェックボックスをONにすれば双曲線を表示する。このとき強め合う点は緑色,弱め合う点は白色で表示される。
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【留意点】
 強め合う点,弱め合う点は演算の関係である程度の幅をもつ(最終的に座標は整数値)。むしろ,この方が観察結果と一致する。