高校物理の回折と薄膜の光学問題の解法：問1と問2の詳細解説

このページでは、高校物理の問題における回折と薄膜の光学についての問いを解説します。問題1では回折格子によるレーザー光の波長を求め、問題2では反射防止膜の厚さと光路差に関する計算を行います。

1. 回折格子による波長の計算（問1）

問題1では、回折格子を使ってレーザー光の波長を求めます。回折格子の溝の本数と光の干渉から、レーザー光の波長を計算する問題です。

まず、回折格子の溝の本数は1.0 cmあたり1.0×10³本、格子間隔dは1cmを1000本で割った値です。この格子で中央の明点と隣の明点との間隔が0.19mです。回折格子における1次の回折の式を用いて計算すると、波長は約6.3×10⁻⁷mとなります。

問題2では、反射防止膜が施されたレンズを通る光の光路差と、薄膜の最小厚さを求めます。ここでは、屈折率の異なる薄膜を用いた光の干渉を扱います。

薄膜を通過する光が1回反射する場合と2回反射する場合の光路差は、それぞれ屈折率と薄膜の厚さに依存します。式を用いて計算を行うと、光路差は2.80dとなり、透過光が強め合うためには薄膜の厚さは100nmとなります。

問1では、回折格子による干渉から波長を求め、問2では薄膜を通過する光の光路差から最小厚さを求めました。これらの問題は、高校物理の光学における回折と干渉の原理を応用したものです。

回折格子や薄膜の問題は、物理学の基礎的な理解を深めるために非常に有用です。これらの問題を通して、物理現象の原理とその応用方法を学ぶことができます。

これらの問題は、光の波動的性質に基づいており、干渉や回折といった現象がどのように物理学に役立っているかを理解するための重要なステップです。

今回の問題を解くことで、光の波長計算や薄膜の干渉についての理解が深まることを目的としています。物理学における基本的な計算方法を身につけることで、さらに複雑な問題に挑戦できるようになります。