波動（知識）の問題

振動数 $440\text{Hz}$ の音を出す音叉 A と、振動数 $443\text{Hz}$ の音を出す音叉 B がある。風のない部屋で、2 つの音叉を同時に鳴らして音を聞いた。

このときの音について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、音叉をたたく強さを変えても、音叉の振動数は変わらないものとする。

• ア　音叉 A を前より強くたたくと、A の音は前より大きくなり、同時に前より高くなる。
• イ　2 つの音が重なり合うことで、音が大きくなったり小さくなったりをくり返すうなりが、1 秒間に 3 回聞こえる。
• ウ　音叉 B の音は、音叉 A の音より振動数が大きいので、わずかに高く聞こえる。
• エ　同じ実験を気温の高い部屋で行うと、空気中を伝わる音の速さは、気温の低い部屋で行うときより大きくなる。

ギターの弦のように両端を固定した弦や、笛のような管の中の気柱は、それぞれ決まった振動数で振動し、音を出す。弦と気柱の固有振動について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、気柱の開口端補正は無視するものとする。

• ア　両端を固定した弦が基本振動をしているとき、弦の両端は定常波の腹になり、中央は節になる。
• イ　弦の長さと線密度を変えずに弦の張力を大きくすると、弦を伝わる波の速さが大きくなるので、基本振動数は大きくなる。
• ウ　一端を閉じた管（閉管）の気柱では、基本振動数の 2 倍、3 倍、4 倍、… のすべての整数倍の振動数で固有振動が起こる。
• エ　両端が開いた管（開管）の気柱が共鳴しているとき、管の両端の開口部は定常波の節になる。
• オ　管の長さを変えずに気温を上げると、空気中の音速が大きくなるので、気柱の固有振動数は小さくなる。

光の性質について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　光が空気中からガラス中に入ると、光の速さは小さくなり、波長は短くなるが、振動数は変わらない。
• イ　晴れた日の空が青く見えるのは、太陽光が大気中の分子などによって散乱されるとき、波長の短い青い光ほど強く散乱されるためである。
• ウ　真空中での光の速さは光の色（波長）によって異なり、赤色の光は紫色の光より速く進む。
• エ　自然光を偏光板に通すと偏光が得られるのは、光が横波であるためである。
• オ　光ファイバーは、屈折率の大きい中心部と屈折率の小さい周辺部の境界で、光が全反射をくり返して進むことを利用している。

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。

横波・縦波と、波の要素（振幅・波長・周期・振動数・速さ）について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、波は正弦波であり、減衰せずに進むものとする。

• ア　縦波は、媒質の各点が波の進む向きに垂直な方向に振動して伝わる波である。
• イ　波の周期は媒質の各点が 1 回振動するのにかかる時間であり、振動数を 2 倍にすると周期も 2 倍になる。
• ウ　縦波は気体や液体の中を伝わることができるが、固体の中を伝わることはできない。
• エ　同じ媒質の中を一定の速さで進む波では、振動数が大きい波ほど波長は短い。
• オ　波が伝わるとき、媒質の各点は波といっしょに波の進む向きへ移動していく。