波動（知識）の問題

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。

水面上の 2 点 ${\mathrm{S}}_1$, ${\mathrm{S}}_2$ を波源として、同じ振幅・同じ振動数で、つねに同位相で振動させ、水面に円形の波を広げた。ただし、波は減衰せずに進み、水面の波の波長はどこでも同じであるものとする。

水面上の点での波の干渉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　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離の差が波長の整数倍である点では、2 つの波は弱め合う。
• イ　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離の差が半波長の奇数倍である点では、2 つの波は強め合う。
• ウ　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離が等しい点では、2 つの波は強め合う。
• エ　2 つの波が強め合う点では、水面はつねに静止している。

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。

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。