2017年1月26日木曜日

高等学校 物理Ⅰ 改訂版 (物Ⅰ 013)

著作者:兵藤申一,福岡登,高木堅志郎,植松恒夫,酒井啓司,下田正,山崎和夫,阿部幸夫,池山繁成,川内正,岸澤眞一,倉庸康,檀上慎二,筒井和幸,中川人司,中山収作,株式会社 新興出版社啓林館 編集部
発行所:啓林館
平成18年3月7日検定済

p.259 “\(r^2=(2R-d)d\) となる。 \(d\) は \(R\) や \(r\) に比べて十分小さいので,\(r^2\fallingdotseq2Rd\) とみなせる。中心(\(m=0\) とする)から数えて\(m\)番目の暗い輪の半径\(r\)は,弱め合う条件が\(2d=m\lambda\) であるから,\(r^2\fallingdotseq m\lambda R\)
\(r>0\) より,
\(\phantom{MM}r=\sqrt{m\lambda R}\quad(m=0,\ 1,\ 2,\ \cdots\cdots)\)
となることがわかる。” 最終的に導きたい公式 \(r=\sqrt{m\lambda R}\) は \(r\) の小さい場合(特に \(r=0\))でも適用したいものなので、その導出に \(d\ll r\) や \(r>0\) といった条件が用いられているのは好ましくない。適切な導出法は以下のようになる。
“\(r^2=(2R-d)d\) となる(これは\(r=0\)または\(d=0\)でも成り立つ)。よって \(d=R\pm\sqrt{R^2-r^2}\) \(R>r\geqq0\) と \(R>d\geqq0\) より, \(d=R-\sqrt{R^2-r^2}\) \(r\) は \(R\) に比べて十分小さいので,
\(\displaystyle\phantom{MM}d=R\left[1-\sqrt{1-\left(\frac{r}{R}\right)^2}\right]\fallingdotseq R\left[1-\left\{1-\frac{1}{2}\left(\frac{r}{R}\right)^2\right\}\right]=\frac{r^2}{2R}\)
中心(\(m=0\) とする)から数えて\(m\)番目の暗い輪の半径\(r\)は,弱め合う条件が\(2d=m\lambda\) であるから,\(r^2\fallingdotseq m\lambda R\)
\(r\geqq0\) より,
\(\phantom{MM}r=\sqrt{m\lambda R}\quad(m=0,\ 1,\ 2,\ \cdots\cdots)\)
となることがわかる。”
なお、この導出法をそのまま修正案とすることはできない。何となれば、長すぎて紙幅に余るからである。ちなみに、ここで用いた近似法はp.252でも用いられているので、使用に問題は無いだろう。

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