波動（知識）の問題

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。

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。

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。

光の性質について述べた文として最も適当なものを、次のア〜カから 1 つ選べ。

• ア　全反射は、光が屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進むとき、入射角が臨界角より大きいと起こる。
• イ　自然光を偏光板に通すと、特定の方向に振動する光だけが透過する。このような偏光の現象は、光が横波であることを示している。
• ウ　晴れた日の空が青く見えるのは、空気中の分子によって、波長の長い光ほど強く散乱されるためである。
• エ　ガラスの屈折率は光の波長によって異なり、赤色の光に対する屈折率は、紫色の光に対する屈折率より大きい。
• オ　高温の固体が出す光のスペクトルは、とびとびの明るい線が並ぶ線スペクトルになる。
• カ　光が空気中からガラス中に入ると、光の速さと振動数はともに小さくなる。

十分に長いまっすぐなひもの両側から、振幅 $A$・波長 $\lambda$・振動数が等しい 2 つの正弦波を、互いに逆向きに送った。2 つの波が重なり合う部分には、左右どちらにも進まない波（定常波）ができた。ただし、波は減衰せずに進み、ひもの端での反射は考えないものとする。

この定常波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。

• ア　隣り合う腹と腹の間隔は $\lambda$ である。
• イ　節の位置では、媒質は振幅 $2A$ で振動する。
• ウ　隣り合う腹と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• エ　隣り合う節と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• オ　腹の位置は、時間とともに一定の速さで移動していく。