パソコンでのシミュレーション:波の基礎1 Mathematica8.0以上 byH.Yanase

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以下のサイトからCDFPlayerのブラウザプラグインをインストールすると利用可能になります。

http://www.wolfram.com/cdf-player/ からCDFプレーヤーをダウンロードしてください。

1.三角関数の理解:

まず、波の話の前に三角関数を理解しよう。次のプログラムの再生ボタンを押すと半径1の棒が回りだす。これを動径という。

このx軸、y軸の影が描かれる。これを射影するという。

サインはy軸への動径の射影、コサインはx軸への射影だとわかる。円運動がサインとコサインを合成してできる感覚を

ここでしっかり身につけておこう。結局は単位ベクトルの回転を表している。

さらに、この平面を複素平面(y軸を虚軸)に拡張すると有名なオイラーの公式

オイラーの公式

が成り立つこともわかると思います。

このプログラムのオリジナルは下記にあります。

URL: http://demonstrations.wolfram.com/topic.html?topic=Waves&limit=20

2.波の基本 周期と波長

波は山の部分と谷の部分が1セットで1波長、または1周期という。波長は長さでみた場合で、周期は時間で

みた場合になります。y軸の高さを振幅といいます。スライダーを動かして変化の様子をみて理解してください。

さて波を理解するポイントは位相θ(角度)にあります。単位はラジアンで1周すると2πラジアンになります。

この位相という考えをもってくると長さでは波長λだけ進めば1周、時間では周期Tだけ経過すれば1周に

相当するので時間tも距離xも位相に直すことができて

位相

となります。

このプログラムのオリジナルは下記にあります。

URL: http://demonstrations.wolfram.com/topic.html?topic=Waves&limit=20

 

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