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Physics Senior High

光電管が正しく作動するように組み立てる問題ですが 直流電流と光電管以外の配置の根拠がわからないです

300 VII章 原子 発展問題 <思考> 582. 光電効果■ 光電効果を調 べるために,振動数の単色光 源と光電管を用いて実験を行っ た。 次の各問に答えよ。 (1) 光電管,直流電源 (可変抵 抗器を含む) 電流計,電圧計 を用いて, 実験の電気回路図を示せ。 光電管の電極Bに対する電極Aの電位差をVとし, 光 をあてたときの光電流の大きさをIとすると,それらの 関係は図のようになった。 (2) 光電面から電子を放出させるためには,最低どれ だけのエネルギーが必要か。ただし,プランク定数を ん,電子の電荷を -e とする。 - Vo (3) 光電面に照射する光の振動数を変えずに強さを2倍にしたとき, 電位差Vと光 流Iの関係はどのようになるか。 グラフで示せ。 (千葉大改) 例題48 A 光電面 光電管 B 直流電源 583. X線のスペクトル図は,陽極にモリブデン金属 を用いて, 加速電圧を 50kV にした場合のX線のスペク トルである。 特定の波長で強度が大きいX線(特性X線) と、なめらかな曲線で示されるX線(連続X線) の2種類 があることがわかる。 電気素量をe = 1.6×10-19C, 真 空中の光速をc=3.0×10°m/s, プランク定数を ん=6.6×10-34J's とする。 (1) 最も波長の短いX線は,電子の運動エネルギー ネルギーに変わることで発生する。 このX線の (2) 波長の長い連続X線は、電子の運動エネル に変わって発生する。 波長 入 = 5.0×10-11m ルギーは何Jか。 X線の強さ Io 電流計 特性X線 連続 X 線 電圧計

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この(4)、(5)がどうしても分かりません。教えていただきたいです。

解答欄には最終的な答えのみを記入すること。 円周率はπとする。 1 重力加速度の大きさをgとして,以下の問いに答えなさい。 間1 図1のように,質量mの小球を, 長さLの質量が無視で きる棒の一方の端に取り付けて固定点Oからつり下げ、小球を水 平な床面上の点Pで静止させた。 この状態で小球を水平右方向に 速さで発射した。 なお、点Oを原点として軸を水平方向に, 軸を鉛直方向に図1のように取るものとする。 例えば点Pの座 標は (z,y)=(0, -L) である。 (1) μ' がある速さ V より大きいときは, 小球は座標 (0, L) で表 される点Qに到達することができるが, DD がV, より小さいと きは小球は点Qに到達できない。 V1 を求めなさい。 Vu x (2) 点Pで小球を V1 よりわずかに大きい速さで発射したとこ Ming ろ、点Qに到達した瞬間に小球は棒からとれて床に落下した。小球が棒からとれてから床に落下するま でにかかる時間を求めなさい。 棒は落下する小球の運動に影響を与えないものとする。 L 間2図1と同じ配置で,質量mの小球を, 長さLの質量が無視できる糸につなぎ,固定点Oからつり下げ, 小球を水平な床面上の点Pで静止させた。 この状態で小球を水平右方向に速さvで発射した。 (1) がある速さより大きいときは,糸はたるまず小球は座標 (0, L) で表される点Qに到達すること ができるが, ひ がV2 より小さいときは小球は点Qに到達できない。 V2 と問1 (1) の VL との関係につい て正しく記述したものを次の(ア)~(エ)から1つ選び, 記号で答えなさい。 (ア) V2>V1 (イ) V2 = V1 (ウ) V2 <Vi (エ) V, と V2 の大小関係はLに依存する 点Pで小球に<V, となる速さを与えたところ、図2の ように鉛直下方向となす角がα ( <a <x)になったときに糸 がたるみ始めた。 (2) 糸がたるむ前, 鉛直下方向となす角が0(0 ≦α) のときの小 球の速さを Do, g, L, 0 を用いて表しなさい。 g, L, α を用いて表しなさい。 (3) (4) 糸がたるみ始めた瞬間の小球の方向の速度と方向の 速度vyをg, L, α を用いて表しなさい。 速度の向きは図2の 軸、y軸の矢印の向きをそれぞれ正とする。 図2 2π (5) a= とする。 糸がたるみ始める 0αとなった瞬間に糸は切断されたものとする。 また, 糸はそ 3 の後の小球の運動に影響を与えないものとする。 小球は放物運動をしたのち床(!=-L)に衝突した。 衝突直前の小球の方向の速度ひとり方向の速度をg, L を用いて表しなさい。 T

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力積の考え方がわかりません (力の大きさ)=(一回の反射による力積)(一秒間に入射する光子の数)がわかりません そもそも瞬間的な衝突にたいして時間tを持ち込む感覚がわかりません

解答 (1) 2h 入 (2) E入 he (3) h 指針 波長の光の光子は,運動量カ= =1/7. エネルギーE= 9 入 (光子の数)=- 2E C もつ。光子が鏡で反射するときのようすは、気体の分子運動論と同様に 考えることができる。 解説 (1) 図のように, 光子が鏡で反 射したとする。 右向きを正とすると,鏡 で反射するときの光子の運動量の変化は. 光の波長を用いて, = (光のエネルギー) (光子1個のエネルギー) 反射前 hc 入 h 反射後 / 2 h 2h (-1/2) - ^ /- = - 入 入 光子の運動量の変化は, 光子が受けた力積に相当する。 作用・反作用 の法則から、光子が鏡におよぼす力積は,光子が鏡から受けた力積と 2h 逆向きで同じ大きさとなる。 したがって, 求める力積の大きさは である。 入 2h EX 2E × 入 hc C ◆正の向き 鏡| //* hc (2) 光子1個のエネルギーは なので, 1秒間に入射する光子の数 入 を m E EX hc hc 入 (3) 鏡が受ける力の大きさは,鏡が単位時間あたりに受ける力積の大 きさに等しい。 (1), (2) の結果を用いて, ( 力の大きさ) (1回の反射による力積) × (1秒間に入射する光子の数) とを 用して, 数値を2乗の に整理している。 ○反射した後の光子は 向き(負の向き)に進み、 運動量は負となり, と表される。 気体の分子運動論と じように考えることが きる。 ●Eは、鏡の単位面積あ たりに毎秒入射する光の エネルギーである。 395

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