物理科学 2　定期試験問題

担当（大西）

問題 1

1. ニュートンは最初音速を計算したとき、0 ℃ の音速を 280[m s^-1] と約 2 割小さく評価した。 ニュートンは何を間違ったか述べ、 その誤りをただし正しい値を求めよ。
2. ヘリウムは単原子分子の気体で、定積比熱 C_V が (3/2)R、定圧比熱 C_p が (5/2)R、原子量が 4 である。 同じ温度の空気に対して音速は何倍になるか。

問題 2

1. 線密度 σ が 1[m] あたり 1.0[g] のピアノ線を張力 12.1[N] で張り、弦を作った。 440 [Hz] の基底振動の音を出すには、 弦の長さを何[cm]にすればよいか。
2. 16℃ のとき 440[Hz] に合わせた管楽器は、 36℃ のとき何 [Hz] になるか。絶対温度 T は摂氏の温度目盛りに 273 を加えたものである。

問題 3

1. 楽音の特徴を述べ、楽器（例えば弦楽器） が何故そのような音が出るか説明せよ。
2. 純正律と平均律の違いを述べ、数値的に比較せよ。ただし、 2^1/12 = 1.0594631
3. 協和性や不協和性は音のどのような現象から説明されるか。

問題 4

1. フーコーは、屈折率の大きい媒質の光速は、 真空中の光速に比べて、 屈折率に反比例して遅くなることを示した。 このことによって、ニュートンの光の粒子説が退けられた。 なぜか説明せよ。
2. ホイヘンスの原理を使って、スネルの屈折の法則を導け。
3. ポラロイドのサングラスで池の中が良く見える理由を説明せよ。
4. 焦点距離が同じとき、口径の大きいレンズと小さいレンズでは、 どちらが焦点深度が深いか説明せよ。

問題 5

1. 火箸がガスの炎にかざしたときに橙色に光る光と、 ガスコンロにかけてあった味噌汁がふきこぼれたときガスの色が橙色になる光とどう違うか、説明せよ。
2. 紫外線と赤外線について説明し、紫外線には殺菌作用があったり皮膚癌を起こしたりする作用があるのは何故か説明せよ。 たたし、プランク定数 h を使って説明せよ。