問題：波とは何か。

解答例：振動が空間を伝わる現象。

解説：媒質自体が進むのではなく、振動の状態が伝わります。

問題：横波と縦波の違いを説明しなさい。

解答例：横波は振動方向が進行方向に垂直、縦波は平行。

解説：波の進む向きと振動の向きで分類します。

問題：波長とは何か。

解答例：山から次の山までなど、同じ振動状態の点どうしの距離。

解説：単位はmです。

問題：周期とは何か。

解答例：媒質の1点が1回振動するのにかかる時間。

解説：単位はsです。

問題：振動数とは何か。

解答例：1秒間に振動する回数。

解説：単位はHzです。

問題：波の速さを波長と振動数で表しなさい。

解答例：v＝fλ。

解説：1秒間にf個の波長分だけ進みます。

問題：波長0.80m、振動数5.0Hzの波の速さを求めなさい。

解答例：4.0m/s。

解説：v＝fλ＝5.0×0.80＝4.0m/sです。

問題：反射とは何か。

解答例：波が境界で跳ね返る現象。

解説：音や光にも起こります。

問題：固定端反射の特徴を説明しなさい。

解答例：反射波の上下が反転する。

解説：固定端では変位が0に保たれるためです。

問題：自由端反射の特徴を説明しなさい。

解答例：反射波は上下反転しない。

解説：端が自由に動けるためです。

問題：音の高さは何で決まるか。

解答例：振動数。

解説：振動数が大きいほど高い音になります。

問題：音の大きさは何で決まるか。

解答例：振幅。

解説：振幅が大きいほど大きな音になります。

問題：弦を強く張ると音が高くなる理由を説明しなさい。

解答例：弦を伝わる波の速さが大きくなり、固有振動数が大きくなるから。

解説：張力が大きいほど高い音が出ます。

問題：うなりとは何か。

解答例：わずかに振動数の異なる2つの音が重なり、音の大きさが周期的に変化する現象。

解説：振動数差がうなりの回数になります。

問題：振動数440Hzと444Hzの音を同時に鳴らすと、1秒間のうなりは何回か。

解答例：4回。

解説：振動数の差444−440＝4Hzです。

問題：光が空気からガラスに入るとき曲がる現象を何というか。

解答例：屈折。

解説：速さが媒質によって変わるため進行方向が変わります。

問題：入射角と反射角の関係を答えなさい。

解答例：等しい。

解説：反射の法則です。

問題：全反射が起こる条件を説明しなさい。

解答例：光が屈折率の大きい媒質から小さい媒質へ進み、入射角が臨界角より大きいとき。

解説：屈折光が出ず、すべて反射されます。

問題：凸レンズで実像ができる条件を簡単に説明しなさい。

解答例：物体が焦点より外側にあるとき。

解説：スクリーンに映せる像が実像です。

問題：虚像とは何か説明しなさい。

解答例：光線を逆に延長したところに見える像。

解説：スクリーンには映せません。

問題：波長1.2m、周期0.30sの波の速さを求めなさい。

解答例：4.0m/s。

解説：f＝1/T＝3.33Hz、v＝λ/T＝1.2÷0.30＝4.0m/sです。

問題：波が媒質を運ぶのではないことを、水面波を例に説明しなさい。

解答例：水面の点は上下に振動するだけで、波の形が進むから。

解説：媒質の振動が次々に伝わります。

問題：固定端で山が反射すると谷になる理由を説明しなさい。

解答例：端の変位が0でなければならず、反対向きの変位をもつ反射波が生じるから。

解説：固定端条件による反転です。

問題：開管と閉管で生じる定常波の違いを説明しなさい。

解答例：開口端は腹、閉口端は節になりやすい。

解説：空気の振動の条件が端で異なります。

問題：弦の長さを半分にすると基本振動数が高くなる理由を説明しなさい。

解答例：同じ波の速さなら波長が短くなり、振動数が大きくなるから。

解説：v＝fλよりλが小さいとfが大きくなります。

問題：音源が近づくと音が高く聞こえる理由を説明しなさい。

解答例：観測者に届く波面の間隔が短くなり、振動数が大きくなるから。

解説：ドップラー効果です。

問題：光が水中から空気中へ進むとき、入射角を大きくすると全反射が起こる理由を説明しなさい。

解答例：屈折角が90°を超える条件では屈折光が出られなくなるから。

解説：臨界角を超えると全反射になります。

問題：凸レンズで物体を焦点の内側に置くと虚像になる理由を説明しなさい。

解答例：レンズ通過後の光が実際には集まらず、延長線上に像が見えるから。

解説：虫眼鏡の像です。

問題：うなりが2Hzなら、振動数が440Hzの音と重ねたもう一方の音の候補を答えなさい。

解答例：438Hzまたは442Hz。

解説：振動数差が2Hzだからです。

問題：波の重ね合わせの原理を説明しなさい。

解答例：複数の波が同じ場所に来たとき、変位はそれぞれの変位の和になる。

解説：干渉や定常波の基本です。

問題：定常波で節と腹ができる理由を説明しなさい。

解答例：進行波と反射波が重なり、常に打ち消す点と大きく振動する点ができるから。

解説：節は変位0、腹は振幅最大です。

問題：弦の基本振動で、弦の長さLと波長の関係を答えなさい。

解答例：λ＝2L。

解説：両端が節で、半波長が弦の長さになります。

問題：長さ0.80mの弦の基本振動で、波の速さが160m/sのとき振動数を求めなさい。

解答例：100Hz。

解説：λ＝2L＝1.6m、f＝v/λ＝160÷1.6＝100Hzです。

問題：閉管の基本振動で、管の長さLと波長の関係を答えなさい。

解答例：λ＝4L。

解説：閉端が節、開端が腹なので1/4波長が管の長さです。

問題：屈折率が大きい媒質で光の速さが小さいことを説明しなさい。

解答例：屈折率は真空中の光速を媒質中の光速で割った量だから。

解説：n＝c/vです。

問題：音の強さが距離とともに小さくなる理由を説明しなさい。

解答例：音のエネルギーが広い面積に広がるから。

解説：球面状に広がると単位面積あたりが小さくなります。

問題：波の位相が反対とはどういう状態か説明しなさい。

解答例：一方が山のとき他方が谷になるように、半周期ずれている状態。

解説：位相差がπの状態です。

問題：同じ速さの波で振動数を2倍にすると波長はどうなるか。

解答例：半分になる。

解説：v＝fλでv一定ならλはfに反比例します。

問題：光ファイバーが全反射を利用するしくみを説明しなさい。

解答例：芯の中で光が境界面で全反射を繰り返して進む。

解説：光を遠くまで閉じ込めて伝えます。

問題：干渉で強め合う条件を、波のずれにふれて説明しなさい。

解答例：山と山、谷と谷が重なるように同位相で届くこと。

解説：経路差が波長の整数倍なら強め合います。