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。

風のない空気中で、一定の振動数の音を出し続ける音源と、その音を聞く観測者が一直線上にいる。音源と観測者の速さは、どちらも空気中の音の速さより小さいものとする。次の 2 つの場合を考える。

• 場合 1: 観測者は空気に対して静止しており、音源が観測者に向かって一定の速さで近づく。
• 場合 2: 音源は空気に対して静止しており、観測者が音源に向かって一定の速さで近づく。

空気中を伝わる音波そのものがもつ量のうち、単位 m（メートル）で表される量で、場合 1 では音源の前方（観測者のいる側）の空気中で、音源も観測者も静止しているときより短くなり、場合 2 では、音源も観測者も静止しているときと比べて変わらない量を何というか。漢字で答えよ。

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。

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。

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。