水面波の干渉（円形波）　授業補助

　水面に雨粒が落ちると，そこから円形に波紋が広がります．あのような波を円形波と呼びます．授業では，２つの固定波源から連続的に円形波を送り出し，それらが干渉する様子を学びました．２つの波源から出た波は現実では減衰していきますが，その減衰を無視したものとして考察をしました．

　x軸上にある２つの波源のうちの一方による波です．同心円状の波紋ができています．その中央に波源があります．

動画で見るとこのようになります．

　x軸上にある２つの波源のうちのもう一方による波です．こちらも同様の同心円状の波紋ができています．その中央に波源があります．

　両方の波源（同位相）が波を作った場合，それらが重なり合うとこのようになります．

動画で見るとこのようになります．

　静止画にして上からみてみましょう．右側には腹線を緑色で，節線を青色で書き足してみました．左右の図を見比べてみるとわかりますが，腹線上にはたくさんの山や谷ができていますが，節線上には振動が生じていません．

　勘違いされやすいですが腹線上は定常波はできません．波が進みます．そして，その波の速さや波長は場所によって異なります．動画でみてみるとわかりやすいです．また，静止画では節線がいまいちわかりにくいかもしれませんが，これも動画で確認するとよくわかると思います．ということで，再び合成波の動画です．今度は上から見たものを観察してみましょう．

　定常波はどこにもできないのでしょうか？いいえ！定常波は「同じ波形の波」が「同じ速さ」で「逆向き進行」で「重なり合う」ところでできます．この場合だと２つの波源の間はそのようになっています．そこで，x軸に沿って切断した断面をみてみましょう．波源の間は定常波，その外側では進行波ができているのが観察できます．まず，静止画で位置をチェックしてみます．時刻0の状態とから4分の1周期まで，周期Tの12分の1ずつ時間が経過した状態を描いています．波源の間は定常波になっているのが確認できますね．

そして，動画で確認してみましょう．

　次に，腹線の一つであるy軸に沿って切断した断面をみてみましょう．波が進んでいるのがわかります．また，波源に近い（y軸上では原点に近いほど），波長が長く波の速さが速いのがわかります．逆に遠くなると波長が短く波の速さも遅くなるのがわかります．ただし，0に近づくのではなく，元となる2つの波の波長や速さに近づいていきます．この辺りも含めて授業を復習してみてください．これもまず静止画で観察してみましょう．

そして動画で確認してみましょう．