Wave / Interference / Diffraction
山と谷が重なると、
縞が見えてくる。
水面の波は、1つだけならただ広がるだけに見えます。
でも 2 つ以上の波源を置くと、強め合う場所と弱め合う場所が空間に並び、干渉縞として見えてきます。壁や二重スリットも加えて、波がどう回り込むかまで試してみてください。
水面の波・干渉
波紋、連続波源、雨、壁、二重スリットを切り替えながら、波の足し算で模様がどう生まれるかを観察できます。
クリック操作
波紋波源: 0
解像度:
クリックで波紋、波源追加で連続波、壁で反射っぽい境界を置けます。2つの波源か二重スリットから始めると変化が見やすいです。
操作: 波紋を打つ → 波源を 2 つ置く → 干渉縞を見る。壁や二重スリットを作ると、反射っぽい戻りや回り込みも観察できます。
Core Idea
干渉縞は、波どうしが出会った場所の「足し算」の地図です。
山と山、谷と谷が重なる場所は大きく揺れ、山と谷が打ち消し合う場所は静かになります。模様はそこに最初から描かれているのではなく、重ね合わせの結果として現れます。
Mechanism
波の何を見ているのか
このページでは、水面を細かい格子に分けて、それぞれの点が前後にどれだけ揺れているかを更新しています。正確な水理模型ではありませんが、波の広がり、反射っぽさ、干渉、回り込みの直感を見るには十分です。
Spread
波は周囲へ広がる
ある点が持ち上がると、その影響が隣へ伝わり、輪のように広がります。クリックの波紋はこの広がりを見やすくしたものです。
Interference
重なると強め合い・弱め合いが起こる
2つの波源が同じ周期で揺れると、強く揺れる筋と静かな筋が交互に並びます。これが干渉縞です。
Wall
壁を置くと反射っぽい戻りが出る
壁セルは動けない点として扱うので、波はその手前で折り返すように見えます。厳密な境界条件ではありませんが、反射の雰囲気をつかめます。
Diffraction
すき間を通ると回り込む
二重スリットでは、細いすき間を抜けた後にまた波が広がり、向こう側で新しい干渉縞ができます。
Experiments
まず試すと分かりやすい実験
波は単体より、複数の条件を競わせたほうが性質が読みやすくなります。下の 4 つは、干渉と回り込みの違いが短時間で見える組み合わせです。
1
2つの波源
まずはボタンで 2 つの連続波源を置いてください。縞の間隔は、周期と波の速さで変わります。
2
二重スリット
1 つの波が壁の 2 つのすき間を通ると、向こう側では 2 つの波源があるかのような縞が出ます。
3
自分で壁を描く
壁ツールで通路や角を描くと、反射っぽい戻りと回り込みが同じ画面で見られます。
4
雨モードとかき混ぜる
整った縞だけでなく、ランダムな揺らぎが加わったときにどこまで模様が残るかも観察できます。
Next Steps
次に広げるならこのページ
水面波で見えた干渉と回り込みは、音、光、板の振動、電磁波にもつながります。どこが同じでどこがモデルごとに違うかを並べると、波の見え方が一気に整理されます。