Learning and geometry

Interference of water waves (the number of lines is set by source spacing and wavelength)

Two-source interference on water: crests and troughs from two sources in step, with five lines of reinforcement and four of cancellation drawn as hyperbolas. The path difference can never exceed the source spacing, so the number of lines is fixed by spacing divided by wavelength

Two-source interference on water: crests and troughs from two sources in step, with five lines of reinforcement and four of cancellation drawn as hyperbolas. The path difference can never exceed the source spacing, so the number of lines is fixed by spacing divided by wavelength

This drawing comes from one YAML file. No shape was moved by hand.

Notes in the source (in Japanese)

2 つの波源から同じ波を出すと、強め合う線と弱め合う線が双曲線で並ぶ。水槽(リップルタンク)で 2 本の棒を同じリズムで水面に当てると見える模様である。何のための図か: 理科の授業で、模様を「見た」だけで終わらせず、線がなぜそこにあり、何本あるかまで読めるようにする。

- 強め合う(腹線): |r₁ − r₂| = mλ(m = 0, 1, 2, …)- 弱め合う(節線): |r₁ − r₂| = (m + ½)λ- 距離の差が一定の点の集まりは、2 つの波源を焦点とする双曲線(m = 0 だけは垂直二等分線)- 三角形の 2 辺の差は残りの 1 辺より小さいので |r₁ − r₂| ≦ d。だから強め合う線は |m| < d/λ の整数の数だけ

この図は d = 2.4λ。強め合う線は m = 0, ±1, ±2 の 5 本、弱め合う線は ±0.5, ±1.5 の 4 本。d/λ をちょうど整数にすると、いちばん外の線が波源を結ぶ直線の外側へ潰れて数えにくいので、整数を避けた。

円はある瞬間の山(実線)と谷(破線)。半径は λ ごと(λ = 40px)。強め合う線・弱め合う線は、双曲線 x = ±a cosh t、y = b sinh t(a = δ/2、b² = (d/2)² − a²)を刻んで通した。照らした: 実線の円どうしの交点(山と山)が赤い線の上に、実線と破線の交点(山と谷)が青い線の上に乗ること。

- 振幅の減衰: 円い波は遠くへ行くほど弱まる。距離が違う 2 つの波は振幅もずれるので、節線でも完全には 0 にならない。図は理想の形で、表にそう書いた- 時間の動き: 山と谷は外へ広がるが、強め合う線と弱め合う線の位置は動かない。静止画では「動かない」ことだけ言葉で書いた- 逆位相の波源: 強と弱が入れ替わる。表に 1 行だけ- 光のヤングの実験: 同じ式(d sinθ = mλ)で読めるが、別の図にする

出典(2026-10-06 取得):OpenStax University Physics Vol.3 §3.1(経路差 Δl = mλ で強め合い、(m+½)λ で弱め合う)OpenStax Physics §13.3(重ね合わせ、強め合い・弱め合い、定常波の腹と節)

Source (YAML)

examples/gallery/376-水面の波の干渉-線の本数.zumen.yaml

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