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Physics Senior High

(5)についてです 解説ではΔλ/λで比較しているのですが、コンプトン効果が顕著に現れなくなるのは、Δλが小さくなる場合ではないのですか? 測定するときにその変化を見ると思うのですが 分かる方いたら教えて下さい

145.〈コンプトン効果) X線を物質に入射したとき, 散乱されたX線の波長 人射X線の波長よりも長くなる現象をコンプトン効 果とよぶ。この現象は, X線を単なる波動と考えただ けでは説明ができない。 コンプトンはアインシュタイ ンが提唱した光量子仮説に基づいてX線の光子の粒子 性に着目し、光子は物質中の電子と衝突することによ って、非弾性的な (つまり, 光子のエネルギーが減少 する)散乱が起こる, と考えた。 このとき, 光子は電子に一部のエネルギーを受け渡し, 散乱 された光子の振動数はそのエネルギーの減少分だけ小さくなる。 図は、光子が電子と衝突して散乱されるようすを模式的に示したものである。電子の質量 をm, プランク定数をh, 光の速さをcとし, 衝突前の電子は静止しているものと仮定して 次の問いに答えよ。 1光子の波長をえとしたとき, この光子のエネルギーEと運動量Pをん, c. Aのいずれか必 要なものを用いて, それぞれ表せ。 2) 入射光子の波長を Ao, 散乱光子の波長を 入, はね飛ばされた電子の速さをvとしたとき, 衝突前後におけるエネルギー保存の式を書け。 (3)散乱光子とはね飛ばされた電子の散乱角は, 入射光子の進行方向に対してそれぞれ角度 0とゆであった。このとき, 入射光子の進行方向とこれに対して垂直方向の成分について, 運動量保存の式をそれぞれ書け。 (4)(2)のエネルギー保存の式と(3)の運動量保存の式を使うと, 入射光子の波長 入oと散乱光子 の波長入」の間の変化量 4A(3DAース)が求まる。この AAをれ, m, c, θを用いて表せ。 た だし、導出過程において以下の近似式を適用せよ。 散乱光子 波長: 入射光子 波長:。 OAAAA はね飛ばさ れた電子 速さ: 衝突前の電子 質量:m (静止していると仮定) + Ao_ -2=- Aod」 入。「。 15)波長が10-1~ 10~°mのX線を入射するときと比べ,可視光線(380nm~770nm) を入 射した場合は, Aの変化はほとんど無視できるようになり, コンプトン効果が顕著には現 れなくなる。その理由を(4)で求めた式を参考にして, 簡潔に述べよ。 なお, 1nm は 10-°m である。 [16 大阪府大)

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Physics Senior High

「光子1個が電子に出会い、持っているエネルギーを受け渡す」という一文の言っている意味がよくわからないので教えてください🙏

* 光を粒子として考える。この粒子を光子(または光量子)という。 そこで「光には”粒 (粒子)”としての性質もある !」 という仮説が提唱されました。 ココをおさえよう! 光量子仮説 - 光を粒子として考える。この粒子を光子(または光量子)という 振動数vの光子は, 1個あたりE=wのエネルギーをもっ “光=波”と考えたのでは説明できないことが出てきてしまいました。 1905年にアインシュタインが提唱した光量子仮説は以下のようなものです。 · 光は, 波だけでなく, 粒子としての性質もある (光の粒々を光子という) 1 のエネルギーをもつ! 振動数 ソ, 波長えの1個の光子は, E=1w=h- (cは光の速さ, h=6.6×10-34 J·sはプランク定数と呼ばれる比例定数) 照射する光の光子と, 金属板中の電子は, 1対1で対応する! y(ニュー)は光の振動数[1/s] を表す文字です。 すでにみなさんが振動数の文字として使い慣れたf[1/s] と同じと思ってください。 上。 光量子仮説を使えば, 光電効果をとってもエレガントに説明することができます。 光子1個が電子1個に出会い, もっているエネルギーを受け渡すと考えますよ。 12-1 で紹介した光電効果の3つの特徴を, 光量子仮説で説明してみましょう。 0 当てる光の振動数がある振動数より小さいと電子は飛び出さない。 エネルギー wをもった1つの光子が, 金属板表面にいる1つの電子と出会いまし た。光子はエネルギー wを, まるまる電子に受け渡すのですが, 電子は 「ボクが 外に飛び出すには, 最低でもWのエネルギーが必要さ」 と言うのです。 W以上の エネルギーをもたない光子は, 電子を飛び出させることができません。 つまり * hy< Wのとき: 電子は飛び出さない! hッ> Wのとき:ただちに電子は飛び出す! 電子が飛び出すために必要な, 最低限のエネルギー Wは仕事関数と呼ばれます。 また,ギリギリで電子が飛び出すことができたとき, すなわちwo= Wのときの W 光子の振動数 V0=- が,限界振動数になるのです。 h 限界振動数より振動数が小さい光を照射しても, 光子のエネルギーが足りないの で, 電子は飛び出せないのですね。

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Physics Senior High

写真にあるようにKo=eVoと、Ko=hv−Wは、運動エネルギーの最大値を求める、同じ公式ということで解釈していいですか?

* w 【ま と め1 1. 光電効果 全属に,ある波長入。より短い波長の光を当てると電子(光電子) my が飛び出す。A。を限界波長といい,その値は金属により異なる. | 0=0 この現象は従来の波動説では全てを説明できなかった。 1905 P 光電 年、アインシュタインは, 光を粒子のようなエネルギーのかた K まりと考えるとうまく説明できることを示した. このエネルギー V。 のかたまりとしての光は (光す)とよばれる(光量子仮説).- く光電効果の実験> wrソ- 光電管の電極 Kに照射する光の振動数を一定にして電極Pの 電位 V。を変えていき, 電流(光電流)Iを測定する. ただし, K とPは同じ種類の金属であるものとする。 I 右図のように,Vp=-V。のとき, 光電子はPに達 う (気下 する前に運動エネルギーが0となる. 光電子の運動 エネルギーの最大値をK。とすると, 千 K。=(@eVo)人中の Vo:阻止電圧[J] 対使 人 の -VO e:電気素量[C] 光電管の電極 K に照射する光の振動数を変えて, 飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値を測定する. K。=(®花レーW) K。 傾きん 金属の / よらず- h:プランク定数 h=6.63×10-J·s ソ:光の振動数 [Hz] hy:光子のエネルギー [J] W:仕事関数[J] 0 Vo Vo:限界振動数 [Hz] W=hwo V<yoでは 光電効果はおこ ーW と

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