波動（知識）の問題

水平に張った弦の一端を壁に固定し、他端を一定の振動数で上下に振動させたところ、壁に向かう入射波と、壁で反射した反射波が重なり合って、左右どちらにも進まない波ができた。ただし、波は減衰せずに進むものとする。

壁に固定された端では媒質が動けないので、反射波の変位はつねに入射波の変位と大きさが等しく向きが逆になる。そのため、壁の位置では 2 つの波の変位の和がつねに 0 となり、媒質がまったく振動しない。弦の上には、壁から半波長ごとに、壁の位置と同じように媒質がまったく振動しない点が並び、それらの点のちょうど中間の点は、最も大きな振幅で振動していた。

このようにしてできる進まない波において、媒質がまったく振動しない点を何というか。漢字で答えよ。

空気中で、平らなガラス板の上に、球面の側を下にして平凸レンズを置いた。レンズとガラス板は中心の 1 点だけで接しており、そのまわりには、中心から離れるほど厚くなる薄い空気の層ができている。真上から単色光を当て、真上から反射光を観察すると、接点を中心とする同心円状の明暗の縞（ニュートンリング）が見えた。

この縞は、レンズの下面（ガラスから空気への境界面）で反射した光と、ガラス板の上面（空気からガラスへの境界面）で反射した光が干渉してできる。光が屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進もうとして境界面で反射するとき、反射光の位相は【 a 】。そのため、空気の層の厚さが 0 である接点の位置では、2 つの反射光が【 b 】。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、ガラスの屈折率は空気の屈折率より大きいものとする。

• ア
• イ
• ウ
• エ

水平に張った十分に長いひもの左端と右端から、それぞれ 1 つずつパルス波を互いに向かい合う向きに送った。左から進むパルス波は高さ $h$ の山の形、右から進むパルス波は深さ $h$ の谷の形をしていて、2 つのパルス波は山と谷が上下逆になっているほかは同じ形・同じ幅である。2 つのパルス波は同じ速さで進み、減衰しないものとする。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「2 つのパルス波がちょうどぴったり重なった瞬間、重なった部分のひもの各点の変位は（ a ）になる。その後、2 つのパルス波がすれ違って離れると、それぞれのパルス波は（ b ）。」

• ア
• イ
• ウ
• エ

$x$ 軸に沿って並んだ媒質の各点が $x$ 軸方向に振動する縦波（正弦波）が、$x$ 軸の正の向きに進んでいる。ある時刻に、各点の $x$ 軸方向の変位を、$x$ 軸の正の向きの変位は $y$ 軸の正の向きに、負の向きの変位は $y$ 軸の負の向きに置きかえて、横波のような $y$-$x$ グラフに表した。

このグラフで、変位が $0$ であり、そこを通って $x$ が増加すると変位が正から負に変わる点を P とする。点 P のすぐ左側（$x$ が小さい側）の媒質は $x$ 軸の正の向きに、すぐ右側の媒質は $x$ 軸の負の向きに変位しているので、点 P は縦波の【 a 】の部分の中心になっている。また、この時刻に点 P の媒質は、【 b 】に、その振動の中で最も大きい速さで動いている。

文中の空欄【 a 】・【 b 】に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

一端を閉じ、他端を開いたまっすぐな管（閉管）の開いた端の近くに、一定の振動数の音を出すスピーカーを置いたところ、管の中の空気が共鳴し、管の中に音波の定常波ができた。音波は管の両端で反射し、入射波と反射波が重なり合って定常波ができているものとする。

この定常波と波の反射について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、定常波の腹・節は空気の変位（空気の各部分の振動の振れ幅）について考えるものとする。

• ア　閉管の閉じた端は自由端としてはたらき、そこに定常波の腹ができる。
• イ　定常波で隣り合う節と節の間隔は、定常波をつくるもとの進行波の波長に等しい。
• ウ　閉管の開いた端は自由端としてはたらき、その付近に定常波の腹ができる。
• エ　定常波で隣り合う 2 つの腹の位置の空気は、つねに同じ向きに変位している。
• オ　定常波の節の位置では、空気の密度の変化が最も小さい。