波動（知識）の問題

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。

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。

水平に張った十分に長いひもの左端と右端から、それぞれ 1 つずつパルス波を互いに向かい合う向きに送った。左から進むパルス波は高さ $h$ の山の形、右から進むパルス波は深さ $h$ の谷の形をしていて、2 つのパルス波は山と谷が上下逆になっているほかは同じ形・同じ幅である。2 つのパルス波は同じ速さで進み、減衰しないものとする。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「2 つのパルス波がちょうどぴったり重なった瞬間、重なった部分のひもの各点の変位は（ a ）になる。その後、2 つのパルス波がすれ違って離れると、それぞれのパルス波は（ b ）。」

• ア
• イ
• ウ
• エ

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。