本シミュレーションの内容・操作法について



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操作法:

☆①シミレーションの選択:「シミュレーション」のプルダウンメニューからシミュレートしたい項目を選びます。
☆②図形の変形: 図形上に現れる「赤い点」と「橙色の点」をマウスでドラッグすることにより,いろいろな形に変形できます。三角形も作れます。
☆③波源の選択: 「波源の選択」の中から選択します。波源は,マウスでつまんで移動できます。
☆④点波源の追加と削除: 「波源の選択」の中から点波源の追加を選ぶと,画面左上に新しい点波源が現れます。点波源の削除を選ぶと,新しく追加した点波源から順に削除されていきます。
 【注!】 点波源の追加もしくは削除の連続操作はできません。操作の都度,一旦,点波源もしくは線波源をクリックし,その後に追加,削除を再クリックしてください(ちょっと面倒です!)。
☆⑤位相の反転: 点波源において,選択した波源の初期位相をπ(パイ)ずつ変えることができます。変更したい波源をクリックすると,波源の色がピンク色になりますので,「位相反転」をクリックします。画面右側の表示欄に,選択された波源の番号と初期位相の値が表示されます。
☆⑥屈折率の変更: 変更した屈折率は,直線境界の場合は境界線の右側,円やレンズなど閉曲線で囲まれた図形では,図形内部のみに適用されます。
☆⑦減衰度: 各点の速度に比例した抵抗力によって,振幅が減衰していきます。初期設定は「減衰無し」になっています。





シミュレートできる内容:

複数波源に
 よる干渉縞:
 波源数と初期位相をいろいろ組み合わせると,いろんな波紋ができる。
反  射: ☆直線境界 ☆四辺形(三角形を含む) ☆円・楕円 ☆コの字型境界 ☆半円・半楕円 ☆放物面鏡による反射 
屈  折: ☆直線境界 ☆四辺形(三角形を含む) ☆円・楕円 ☆凸レンズ ☆平凹レンズ ☆傾斜する波面 ☆波の回り込み 
干渉・回折: 複スリットによる干渉 ☆単スリットによる回折 
そ の 他: ドップラー効果 




こんなのも・・・・・:

      波 紋操  作
複数波源による波紋:  写真は,4個の点波源の位相を一つおきにずらし,低振動数で振動させたときの波紋。
三角形の湾に入り込んだ波:  反射欄の「コの字型」を選び、写真のように開口部の狭まった三角形の湾のような形を作る。ここで線波源または点波源を数周期分振動させて湾に波を入れ,波源全消去で波源を消す。その後三角形湾内からはかなりの長い時間,湾内に閉じ込められた波が少しずつ開口部から吐き出されていきます。開口部が大きいと,湾内の波は急速に減衰していく。(当前と言えば当前かも・・・・)
円形媒質での定常波:  反射欄の「円形」を指定し、円形内部(境界線に近いところ)に点波源を置く。振動数はやや高めが良い。
 円周に沿って山・谷が交互に並んだようになるが,これは円周に沿って時計回りと反時計回りに進む波によって円周に沿った定常ができるためである。このような波紋は,水を入れた洗面器の縁を軽くたたき続けるときに見られる。
正方形媒質にできる波紋:  反射欄の「四辺形」を選び,形を正方形に直す。正方形の中心付近に点波源を置く。2,3周期後に「波源全消去」により点波源を消去すると,時々刻々とさまざまに変化する波紋を楽しむことができます。こんな波紋になる瞬間もある。
波の回り込み  波の速さが空間的に連続変化している場合,波も連続的に屈折し,その結果一般に波面は複雑な形になることが多い。
 左図は,青い楕円に近いほど波の速度が遅くなっている(屈折率が大)場合で,これに平面波が左方から入射した様子を示します。波面は屈折して楕円の右側にも回り込んでいきますが,その回り込み方は,回折の場合とは明らかに異なったものとなります。島に津波が押し寄せた場合などがこれに相当します。
放物面鏡による反射  反射欄の「放物面」を選ぶと,黄緑色の小さな点が表示されます。この点は,放物面の焦点です。この焦点に点波源を置くと,放物面で反射した波面は平面波となります。また放物面に平面波を照射すると,放物面で反射した反射波は焦点に集まります。これがパラボラアンテナの原理です。
 写真は,焦点に点波源を置いて,数周期後に全波源消去した時の反射波の様子です。
衝撃波:  波源が動くとドップラー効果が起きますが,波源速度が波の伝わる速さを超えると,写真のような衝撃波ができます。



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