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。

波の重ね合わせ・干渉・定常波と、波の反射について述べた文として誤っているものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、波は一定の速さで減衰せずに進むものとする。

• ア　自由端で波が反射するとき、入射波の山は山のまま反射し、自由端は入射波と反射波が重なってできる定常波の節になる。
• イ　2 つのパルス波が重なり合ったあと離れると、それぞれのパルス波は重なる前と同じ形・同じ速さで進んでいく。
• ウ　振幅・波長・速さが等しく、互いに逆向きに進む 2 つの正弦波が重なってできる定常波では、隣り合う節と節の間隔はもとの波の波長の半分である。
• エ　固定端で波が反射するとき、反射波は入射波に対して位相が $\pi$ ずれ（山は谷になって反射し）、固定端は定常波の節になる。
• オ　水面上の 2 つの波源から、同じ振幅・同じ波長の波が同位相で出ているとき、2 つの波源からの距離の差が波長の整数倍となる点では、波は強め合う。

水平に張った十分に長いひもの左端を、一定の振動数で上下に単振動させたところ、ひもを右向きに進む正弦波ができた。ただし、波は減衰せずに進むものとする。

この波について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　隣り合う山と山の間隔を、この波の振幅という。
• イ　この波の振幅は、山の頂上と谷の底の高さの差に等しい。
• ウ　ひもの各点は波の進む向きと同じ向きに振動するので、この波は縦波である。
• エ　ひもの各点が 1 回振動する間に、波は 1 波長だけ進む。

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。

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。