波動（知識）の問題

空気中で、平らな 2 枚のガラス板を重ね、一方の辺どうしをぴったり接触させ、反対側の辺のすき間に薄い紙を 1 枚はさんだ。2 枚のガラス板の間には、接触している辺から紙のほうへ向かって厚さが一様に増える、くさび形の空気層ができている。真上から単色光を当て、真上から反射光を観察すると、接触している辺に平行な明暗の縞が等間隔に見えた。

このとき、2 枚のガラス板が接触している辺の位置で、上のガラス板の下面で反射した光と、下のガラス板の上面で反射した光が重なり合ってどのように見えるか。その見え方と理由の組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　明るく見える。2 つの光の経路の差は $0$ で、どちらの反射でも位相が変わらないから。
• イ　暗く見える。2 つの光の経路の差は $0$ で、どちらの反射でも位相が $\pi$ ずれるから。
• ウ　明るく見える。2 つの光の経路の差は $0$ で、どちらの反射でも位相が $\pi$ ずれるから。
• エ　暗く見える。2 つの光の経路の差は $0$ で、一方の反射でだけ位相が $\pi$ ずれるから。

平面波が、平らな境界面をはさんで接する媒質 I から媒質 II へ向かって進み、境界面に斜めに入射した。波の一部は境界面で反射して媒質 I にもどり、残りは屈折して媒質 II に進んだ。波の速さは、媒質 I の中でも媒質 II の中でもそれぞれ一定で、媒質 II の中での速さは媒質 I の中での速さより小さい。入射角・反射角・屈折角は、いずれも境界面に垂直な直線（法線）と波の進む向きとのなす角とする。

このときのようすについて述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　媒質 II の中を進む波の振動数は、媒質 I の中を進む入射波の振動数と等しい。
• イ　媒質 II の中を進む波の波長は、媒質 I の中を進む入射波の波長より短い。
• ウ　媒質 II の中を進む波の周期は、媒質 I の中を進む入射波の周期より短い。
• エ　屈折角は入射角より大きい。
• オ　反射角は入射角と等しい。

空気中に置いた焦点距離 $f$ の薄い凸レンズの光軸上で、レンズから $2f$ より遠い位置に、光軸に垂直に小さな物体を立てた。

このとき凸レンズによってできる像についての記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　像はレンズに対して物体と同じ側にでき、物体より小さい倒立の像である。
• イ　像はレンズに対して物体と反対側にでき、物体より大きい倒立の実像である。
• ウ　像はレンズに対して物体と反対側にでき、物体より小さい正立の実像である。
• エ　像はレンズに対して物体と反対側にでき、物体より小さい倒立の実像である。

空気中で、格子定数（隣り合うスリットの間隔）$d$ の回折格子に、白色光を格子面に垂直に当て、回折格子から十分に離れたところで透過光を観察した。光の入射方向となす角 $\theta$ の方向に進んだ光について、$d\sin \theta =m\lambda$（$\lambda$ は光の波長、$m=0,1,2,\cdots$）を満たす方向に明線ができる。白色光には、波長の長い赤色の光から波長の短い紫色の光まで、さまざまな色（波長）の光が含まれている。

$m=1$ の明線（1 次の明線）について述べた文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、明線ができる角度はいずれも $0^{\circ }<\theta <90^{\circ }$ の範囲にあるものとする。

• ア　紫色の光の明線は、赤色の光の明線より大きな角度 $\theta$ の方向にできる。
• イ　どの色の光の明線も同じ角度 $\theta$ の方向にできるので、1 次の明線は白色に見える。
• ウ　赤色の光の明線は、紫色の光の明線より大きな角度 $\theta$ の方向にできる。
• エ　格子定数 $d$ がより大きい回折格子にかえると、同じ色の光の明線は、より大きな角度 $\theta$ の方向にできる。

振動数 $440\text{Hz}$ の音を出す音叉 A と、振動数 $443\text{Hz}$ の音を出す音叉 B がある。風のない部屋で、2 つの音叉を同時に鳴らして音を聞いた。

このときの音について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、音叉をたたく強さを変えても、音叉の振動数は変わらないものとする。

• ア　音叉 A を前より強くたたくと、A の音は前より大きくなり、同時に前より高くなる。
• イ　2 つの音が重なり合うことで、音が大きくなったり小さくなったりをくり返すうなりが、1 秒間に 3 回聞こえる。
• ウ　音叉 B の音は、音叉 A の音より振動数が大きいので、わずかに高く聞こえる。
• エ　同じ実験を気温の高い部屋で行うと、空気中を伝わる音の速さは、気温の低い部屋で行うときより大きくなる。