波動（知識）の問題

一端を壁に固定したひもの他端を一定の振動数で振動させると、壁に向かう入射波と、壁で反射した反射波が重なり合い、定常波ができた。

ひもの端が壁に固定されている場合、その端で反射するとき反射波の変位は入射波の変位と【 a 】になる。そのため、入射波と反射波が重なり合ってできる定常波では、固定された端はつねに【 b 】になる。

文中の空欄【 a 】・【 b 】に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

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。

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。

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。

空気中で、平らなガラス板の上に、球面の側を下にして平凸レンズを置いた。レンズとガラス板は中心の 1 点だけで接しており、そのまわりには、中心から離れるほど厚くなる薄い空気の層ができている。真上から単色光を当て、真上から反射光を観察すると、接点を中心とする同心円状の明暗の縞（ニュートンリング）が見えた。

この縞は、レンズの下面（ガラスから空気への境界面）で反射した光と、ガラス板の上面（空気からガラスへの境界面）で反射した光が干渉してできる。光が屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進もうとして境界面で反射するとき、反射光の位相は【 a 】。そのため、空気の層の厚さが 0 である接点の位置では、2 つの反射光が【 b 】。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、ガラスの屈折率は空気の屈折率より大きいものとする。

• ア
• イ
• ウ
• エ