波動（知識）の問題

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。

音源が静止した観測者に向かって一定の速さで動く場合も、観測者が静止した音源に向かって一定の速さで動く場合も、観測者が聞く音の振動数は音源の振動数より大きくなる。しかし、振動数が変わるしくみは 2 つの場合で異なる。ただし、風はなく、空気に対する音の速さは音源や観測者の運動によらず一定であるとし、音源や観測者の速さは音の速さより小さいとする。また、音源や観測者の運動によって音の振幅は変わらないものとする。

音源が動く場合には、音源が 1 回振動する間に音源自身も前方へ進むため、1 回の振動で送り出される波が前方の空気中で押し縮められる。その結果、音源の前方の空気中にある音波の【 X 】が、音源が静止しているときより短くなる。一方、観測者が動く場合には、空気中にある音波の【 X 】は変化せず、観測者に対する音の相対的な速さが変わることによって、観測者が 1 秒間に受け取る波の数が変化する。

ここで【 X 】は、ある瞬間の空気中の音波を位置ごとのようすとして見たときに決まる量であり、時間をはかって求める量ではない。【 X 】にあてはまる、波の性質を表す量を何というか。漢字 2 文字で答えよ。

太陽光や電球の光では、光の進む向きに垂直な面内での電場の振動の向きが、あらゆる方向にわたっている。この光を、進む向きに垂直な面内の特定の 1 つの方向に振動する光だけを通す薄い板 P に通した。P を通り抜けた光の進路上に、P と同じ性質をもつ板 Q を P と平行に置き、光の進む向きを軸として Q だけをゆっくり回転させた。すると、Q を通り抜けた光は明るくなったり暗くなったりをくり返し、P と Q の向きが $90^{\circ }$ ずれたところでほとんど見えなくなった。

この実験から、P を通り抜けた光は、進む向きに垂直な面内の特定の 1 つの方向にだけ振動していることがわかる。また、このような現象が起こることは、光が横波であることの根拠になっている。

P を通り抜けた光のように、振動の方向が特定の方向にかたよった光を何というか。漢字で答えよ。

風のない空気中で、一定の振動数の音を出し続けるサイレンと、その音を聞く人を考える。

サイレンが人に向かって一定の速さで動くとき、サイレンは音を出しながら前進するので、サイレンの前方の空気中では音波の波長が、サイレンが静止しているときより短くなる。空気中の音の速さは変わらないので、人には振動数の大きい（高い）音が聞こえる。

一方、サイレンが静止していて、人がサイレンに向かって一定の速さで動くとき、空気中の音波の波長は変わらない。しかし、人から見た音波の速さが、空気中の音の速さに人の速さを加えたものになるので、人が単位時間に受け取る波の数が増え、やはり振動数の大きい音が聞こえる。

このように、音源や観測者が音を伝える媒質に対して動くことによって、観測者が受け取る音の振動数が、音源が出す音の振動数と異なって観測される現象を何というか。

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。