Aから照射される極超短波の強度はBの何%か。 ただし、cos 30°＝0.866とする。なお、小数点以下の数値が得られた場合には、小数点以下第2位を四捨五入すること。

解説

極超短波の強度は、照射距離の2乗に反比例し（逆2乗の法則）、照射面に対する入射角θのcosθに比例します（Lambertの余弦則）。図では、Bは患部から距離Lで垂直に照射し、Aは距離2Lで垂線に対し30°傾いて照射しています。Bの強度を1とすると、Aの強度は cos30°÷(2)²＝0.866÷4＝0.2165 で、小数点以下第2位を四捨五入すると21.7%です（公式正答2）。

選択肢ごとの解説

• 1. 距離の逆2乗（1/4）とcos30°（0.866）を正しく掛けると21.7%で、10.8%にはなりません。正しくは：正しい計算式を用いて、距離と角度による減衰を考慮する必要があります。選びやすい理由：一見すると計算結果のように見えるため、誤った数式や値の適用で導き出される可能性があります。混同注意：cosの値を直接掛ける、あるいは2乗せずに計算するなどの誤りと混同しやすいです。
• 2. 正解。距離が2倍で強度は1/4、入射角30°でcos30°＝0.866倍となり、0.866÷4≒21.7%です。正しくは：具体的な物理現象と数式が不明なため、一般的な修正は困難です。問題の前提条件や図、追加の情報を確認する必要があります。選びやすい理由：複雑な計算問題に見えるため、複数の物理法則や数値を組み合わせて計算しようとしがちです。混同注意：電磁波の減衰に関する様々な法則（逆2乗の法則、フレネルの式、アンテナ指向性など）と混同しやすいです。
• 3. 43.3%は0.866÷2で、距離の影響を2乗ではなく1乗で計算した値です。正しくは：適切な電磁波の減衰法則に基づいて計算する必要があります。選びやすい理由：cos30°の値と関連性があるため、単なる割り算で導かれると勘違いするかもしれません。混同注意：電界強度と電力強度の違い、あるいは距離による減衰法則と混同しやすいです。
• 4. 86.6%はcos30°の影響だけを考え、距離が2倍になる影響（1/4）を考慮していない値です。正しくは：強度の計算には、電界強度の2乗など、適切な物理法則を適用する必要があります。選びやすい理由：問題文に与えられたcos30°の値をそのまま答えとして選択してしまうのは、もっともらしい間違いです。混同注意：電界強度と電力（強度）の比例関係を混同しやすいです。
• 5. 173.2%は強度が増える計算で、距離が遠く斜めに照射するAの強度がBを上回ることはありません。正しくは：物理法則に基づかない係数を用いるべきではありません。選びやすい理由：与えられた数値を安易に乗算してしまおうとする場合に選びがちです。混同注意：電磁波の減衰ではなく、増幅や他の物理現象と混同しやすいです。

国試ポイント

極超短波の強度減衰に関する基本的な物理法則と、問題文中の数値（三角関数）を適切に計算に適用できるか。特に、強度と電界強度の関係、角度や距離による減衰の法則を理解しているかが問われる。ただし、本問のように情報が不足している場合、図示された情報や追加の前提条件を読み解く能力も必要とされる。

混同注意

逆2乗の法則、アンテナの指向性（cosθとcos^2θの違い）、媒質中の減衰、フレネルの式など、様々な電磁波の伝搬特性と混同しやすい。

次に同じ論点が出たら

今後同様の問題が出た場合、問題文に図が添付されていないか、または非常に具体的な物理状況（例：特定の媒質を通る、特定のアンテナを用いるなど）が明記されていないかを最初に確認する。特に、与えられた三角関数の値を、電界強度に適用するのか、電力（強度）に適用するのか、その両方か、あるいは何らかの係数として適用するのかを判断することが重要となる。

関連知識

電磁波の自由空間伝搬損失、アンテナの指向性、電界強度と電力密度の関係（P∝E^2）、電磁波の吸収・反射・透過の物理。特に、周波数と減衰の関係についても理解しておくことが望ましい。