波動（知識）の問題

太陽の白色光をガラスのプリズムに通すと、プリズムから出た光は赤から紫までの色の帯に分かれる。これは、ガラスの屈折率が光の波長（色）によってわずかに異なり、波長の短い紫色の光ほど大きく屈折するために起こる。

このように、屈折率が波長によって異なることで、いろいろな波長を含む光がそれぞれの波長（色）の光に分かれる現象を何というか。漢字 2 文字で答えよ。

水中の点光源から、水面に向けてさまざまな向きに単色光を出す。水の屈折率は空気の屈折率より大きいので、光が水中から空気中へ進むとき、屈折角は入射角より大きくなる。

水面への入射角をしだいに大きくしていくと、屈折角も大きくなり、ある入射角で屈折角がちょうど $90^{\circ }$ になる。入射角をこの角度より大きくすると、空気中へ出ていく屈折光はなくなり、光はすべて水面で反射されるようになる。

このように、屈折角がちょうど $90^{\circ }$ になるときの入射角を何というか。漢字で答えよ。

空気中に置いた薄い凸レンズの光軸上で、レンズと焦点の間（レンズから焦点距離より近い位置）に、光軸に垂直に小さな物体を立てた。物体と反対側からレンズをのぞくと、物体と同じ向きの、物体より大きな像が見えた。

このとき、物体の 1 点から出てレンズを通過した光は、レンズの後方で 1 点に集まらずに広がって進む。そのため、この像の位置にスクリーンを置いても像はうつらない。像は、レンズを通過した光を逆向きに延長した線が交わる点に、そこから光が出ているように見えることでできている。

このように、実際の光が集まってできたものではなく、光が出てくるように見えるだけの点の集まりとしてできる像を何というか。漢字で答えよ。

風のない空気中で、一定の振動数の音を出す音源と観測者を考える。

音源が観測者に近づきながら音を出すと、音源の前方では音源が出した波どうしの間隔がつまり、観測者に届く音の波長は短くなる。一方、音源が静止していて観測者が音源に近づく場合は、空気中の音の波長は変わらないが、観測者が単位時間に受け取る波の数が増える。どちらの場合も、観測者には音源が出している音より高い音が聞こえる。逆に、音源と観測者が遠ざかる場合には、もとの音より低い音が聞こえる。

このように、音源や観測者が動くことによって、観測者が聞く音の振動数が音源の振動数と異なって観測される現象を何というか。

水を入れた浅い水槽（水波投影装置）で、一定の振動数で平面波（直線状の波面をもつ水面波）を発生させ、波の進み方を観察した。水槽の底には板を沈めて、水の深い部分と浅い部分をつくってある。また、別の場所には、すき間のある板や平らな壁を水面に立てて置いた。水面波は、水が浅いところほど遅く進むものとする。この実験で観察される波の反射・屈折・回折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　水面波が深い部分から浅い部分へ、境界に対して斜めに進むと、境界で波の進む向きが変わる。
• イ　水面波が深い部分から浅い部分へ進むとき、波の振動数は変わらない。
• ウ　水面波が深い部分から浅い部分へ進むと、波長は短くなる。
• エ　水面波が板のすき間を通り抜けるとき、すき間の幅が波長に比べて大きいほど、波はすき間の背後に大きく回り込む。
• オ　水面波が同じ深さの水の中で平らな壁に当たって反射するとき、反射波の波長は入射波の波長と等しい。