波動（知識）の問題
ホイヘンスの原理と、波の反射・屈折・回折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、波は同じ媒質の中では一定の速さで進むものとする。
- ア 平面波が平らな境界面で反射するとき、反射角は入射角よりつねに大きくなる。
- イ ホイヘンスの原理では、波面上の各点から出る素元波は、同じ媒質中でももとの波とは異なる速さで広がると考える。
- ウ すき間を通過する波の回折は、すき間の幅に比べて波長が短いほど目立つ。
- エ 波が媒質 1 から媒質 2 へ屈折して進むとき、振動数は変わらず、波長は各媒質での波の速さに比例する。
- オ 波が速さの大きい媒質から速さの小さい媒質へ斜めに進むとき、屈折角は入射角より大きくなる。
この問題で使うもの
- ホイヘンスの原理と反射・屈折・回折（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（4 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
ホイヘンスの原理（素元波と波面）と、そこから導かれる反射の法則・屈折の法則、回折が目立つ条件を思い出そう。
ヒント 2
入射角と反射角は等しい。屈折の法則は で、境界をこえても振動数は変わらない。
ヒント 3
アとイは反射の法則・ホイヘンスの原理の内容と合わない。ウは回折が目立つ条件が逆になっている。残るエとオのうち、オは屈折の法則で を入れて確かめてみよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
ホイヘンスの原理と、それから導かれる反射の法則・屈折の法則、回折の起こり方を 1 つずつ確かめる。
ア（誤り） ホイヘンスの原理から導かれる反射の法則により、入射角と反射角はつねに等しい。「反射角は入射角より大きくなる」が誤り。
イ（誤り） ホイヘンスの原理では、波面上の各点を波源とする素元波は、もとの波と同じ速さ（その媒質での波の速さ）で広がり、それらに共通に接する面が次の瞬間の波面になると考える。「異なる速さで広がる」が誤り。
ウ（誤り） 回折は、すき間の幅に比べて波長が長いほど（すき間の幅が波長と同程度以下のとき）目立つ。「波長が短いほど目立つ」が誤り。
エ（正しい） 境界面では、媒質 1 から 1 回振動が届くごとに媒質 2 で 1 回振動が起こるので、振動数 は屈折しても変わらない。波の基本式 より、 なので、 が共通なら波長は各媒質での速さに比例する。すなわち
となる。
オ（誤り） 屈折の法則より、入射角を 、屈折角を 、媒質 1, 2 での速さを , とすると
が成り立つ。 のとき なので、屈折角は入射角より小さくなる。「大きくなる」が誤り。
したがって、正しいものはエである。
別解
ア: 反射の法則により反射角は入射角に等しい。誤り。
イ: ホイヘンスの原理では、素元波は同じ媒質中ではもとの波と同じ速さで広がると考える。誤り。
ウ: 回折は、すき間の幅に比べて波長が長いほど（幅が波長に近いか狭いほど）目立つ。波長が短いほど目立つとあるので誤り。
エ: 屈折しても振動数は変わらない。 より で、 が一定なので波長は各媒質での速さに比例する。正しい。
オ: 屈折の法則 で、 なら となり、屈折角は入射角より小さくなる。誤り。
よって正しいのはエ。