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。

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。

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。

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。

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。