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物理
波
最終更新日：2026年7月19日
楽器が特定の高さの音を出すこと、シャボン玉が色づいて見えること、救急車のサイレンが通り過ぎた瞬間に低くなること。これらはすべて波の性質から説明できます。この単元では、重ね合わせ・干渉・回折・反射・屈折といった波に共通する性質を整理したうえで、音と光で実際に観察される現象へ広げていきます。波どうしが強め合ったり弱め合ったりする干渉の考え方が、分野全体を貫く柱です。
この単元のポイント
- 重ね合わせの原理により、複数の波は足し合わさって干渉（強め合い・弱め合い）を起こします。両端で反射した波が重なると定在波（定常波）ができ、節と腹が現れます。
- ドップラー効果：音源や観測者が動くと観測される振動数が変わります。近づくと高く、遠ざかると低く聞こえます。
- 光は屈折の法則 n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂に従い、条件により全反射が起こります。ヤングの実験では光の干渉が観測されます。
共通テストのポイント
弦や気柱の共鳴（波長と長さの関係）、ドップラー効果の公式の使い方、光の干渉条件（経路差が波長の整数倍で強め合い、半波長の奇数倍で弱め合い）が頻出です。図から波長を読み取る練習をしておきましょう。
重ね合わせ・干渉・定在波
2つの波が出会うと、その点の変位は各波の変位の和になります（重ね合わせの原理）。山と山、谷と谷が重なる所では大きく振れ（強め合い）、山と谷が重なる所では打ち消し合います（弱め合い）。この現象が干渉です。同じ波長の波が逆向きに進んで重なると、まったく振れない節と最も大きく振れる腹が交互に並ぶ定在波ができます。弦や気柱の共鳴は、この定在波が楽器の長さにちょうど収まる特定の波長（振動数）でだけ大きく鳴る現象で、波長と長さの関係から共鳴する音の高さを求められます。
ドップラー効果
救急車が近づくときサイレンが高く、通り過ぎると低く聞こえるのがドップラー効果です。音源が近づくと、前方では波が押し縮められて波長が短くなり、観測される振動数が高くなります。遠ざかるときは逆に波長が伸びて低く聞こえます。音源が動く場合と観測者が動く場合で式のかたちが少し変わるため、「誰が・どちら向きに・どれだけの速さで動いているか」を図に整理してから公式に当てはめるのがミスを防ぐコツです。
光の反射・屈折・干渉
光が異なる媒質の境界を通るとき、進む向きが変わる現象が屈折で、n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂（屈折の法則）で表されます。屈折率の大きい媒質から小さい媒質へ進む場合、入射角がある角度（臨界角）を超えると光がすべて反射する全反射が起こり、光ファイバーの原理になっています。また光も波なので干渉します。ヤングの実験では、2つのスリットを通った光がスクリーン上で干渉し、明暗の縞をつくります。明線（強め合い）は2経路の経路差が波長の整数倍、暗線（弱め合い）は半波長の奇数倍になる位置に現れ、この条件式が計算の中心になります。
参考・出典
この記事は、運営者が構成を設計したうえで生成AIを併用して執筆し、公開前に運営者が内容を確認しています。 学習の参考としてご利用いただき、重要な判断の際は教科書や公式資料もあわせてご確認ください。 誤りにお気づきの場合はフッターの投書箱よりご連絡ください。