(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)

化学です。 ここの単元だけYouTubeに解説動画が全く上がっていないのですが、なぜでしょう？

21 化学反応と光エネルギー 波長の違いを色の違いとして認識できる波長約 400~800 nm の電磁波を可 学習 項目 光エネルギー 2化学反応と光 STAGE 1光エネルギー 一般に光とよんでいます。 (可視光線)- (紫外線)紫藍青緑黄橋 約 400 (短) (赤外線) 800[nm) 赤 500 600 可視光線は、波長 の長いほうから 赤橋黄緑青藍紫 700 -波長- [nm] せきとうおうりょくせいらん し Do 光は波としてだけでなく粒子として扱えます。 質量をもたないエネルギーの 博の粒が光速で動いているとみなすことができるのです。 この粒を光子といい ます。光子1個がもつエネルギーEは, 次式で表されることが知られています。 photon 光子1個のもつ エネルギー[J) E= h° レラムダ え(波長 [m]) h(プランク定数)=6.626×10-34 [J.s] c(光の速度)=2.998×10° [m/s] 物理で学習する内容なので, くわしくは触れません。 波長が短いほど大きな エネルギーをもつ光子であることだけ式で確認してください。 紫外線 (紫) 可視光線 (赤) 赤外線 波長 (短) エネルギー の ある物質が光を吸収したとします。光のエネルギーは物質を構成する電子が 受け取り,電子の配置がエネルギーの低い安定な状態から高い不安定な状態へ と変化し,たいていは次の3つのいずれかの過程をたどります。 2化学反応と光エネルギー 181

「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。

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

問5のλ'32を求めるときにZはどのように消したらいいんでしょうか？ 解説ではZ=2になっていたのですが、Zは量子数なんですか?

I 原子番号Zの原子が +(Z-1)価にイオン化したものを水素様イオ ンという。例えばZ=2 であるヘリウムの +1価イオン: He* は水素様 イオンの一つである。水素様イオンでは, 原子核を中心として回る電子 は1個なので,原子核がもつ電荷が +Ze であること以外は水素原子と 同様に考えることができる。 問4 水素原子の電子の軌道半径のうち最も小さいものはボーア半径と呼 ばれる。ボーア半径を rB[m] と して量子数がnの定常状態での原子番 号Zの水素様イオンの電子の軌道半径グ[m] をn, TB, Z を用いて表 せ。 問5 水素原子の電子が量子数2の定常状態から量子数1の定常状態に移 るときに放出または吸収される光子の波長を 入2i[m] とし, He* の電子 が量子数3の定常状態から量子数2の定常状態に移るときに放出または X'32 を有効数字3桁の数値 A21 吸収される光子の波長を入's2[m] とする。 で表せ。

わかる方いたら教えて欲しいです。

6.電子e- と陽電子e* が対消滅するとき光子っが生成されるが,このとき生成される光子は1個で はあり得ない3.つまり, e+e* → m。 という反応において, nは2以上でなければならない。相対論的なエネルギーと運動量の保存則 を用いてこのことを示せ。 [ヒント] 慣性系(観測者)は自由に選んでよいので,例えば静止しているet にe-が衝突す ると考えればよい4.このとき光子っが1個だけ生成されると仮定して,エネルギーと運動量 の保存則から矛盾を導けばよい。また,光子に対してはE= dpl, 電子,隔陽電子に対しては, E= Vm +cp (m,~ 0.51 MeV は電子の質量(=陽電子の質量))が成立することに注意。

わかる方いたら教えて欲しいです。

6.電子e-と陽電子e* が対消滅するとき光子っが生成されるが,このとき生成される光子は1個で はあり得ない3.つまり, e+e* → という反応において, nは2以上でなければならない。相対論的なエネルギーと運動量の保存則 を用いてこのことを示せ。 [ヒント] 慣性系(観測者)は自由に選んでよいので,例えば静止しているet にe-が衝突す ると考えればよい4.このとき光子っが1個だけ生成されると仮定して,エネルギーと運動量 の保存則から矛盾を導けばよい。また,光子に対してはE= dpl, 電子,隔陽電子に対しては, E= Vm +p (m。~ 0.51 MeVは電子の質量(=陽電子の質量))が成立することに注意。

全く手が付かないです。教えていただけると幸いです。

1. (1) プランク定数丸,真空中の光速c,ニュートン定数Gだけを組み合わせて,エネルギー,質量。 長さ,時間の次元を持つ定数を構成せよ.なおこれらはそれぞれ,「プランクエネルギー」, 「プランク質量」,「プランク長さ」,「ブランク時間」と呼ばれ,宇宙誕生の際や量子重力理 論を考える上で重要な役割を果たすパラメータであると信じられている。 (2) 上で求めた4つの定数の値を SI標準単位で求めよ、有効数字2ヶタで答えること。 注:解答自体はネット検索等で簡単に見つけられると思いますので,考え方や計算過程をきち んと示すこと、答のみ書いたレポートは評価しません。] 2.2017年2月に, NASA が地球から約39光年離れた恒星系「トラピスト1」に地球に似た新しい7 個の系外惑星を発見したと発表し,大きな話題になった。地球からトラビスト1への簡単な宇宙 旅行のモデルを考えてみよう。 宇宙船が地球からトラピスト1まで光速の 80 %の速さで等速度運動すると仮定し!,以下の問 に解答せよ、ただし,話を単純化するため,地球とトラビスト1は相対速度ゼロの二つの慣性系 であるとする。 (1) 地球上の観測者から見ると,地球とトラピスト1は静止しており,運動しているのは宇宙船 である。この観点から,宇宙船がトラビスト1に到達するまでに要する地球上での時間と 宇宙船内での時間 (単位は yr (年))を求めよ。解答は有効数字2ケタとする。 (2) 宇宙船内の観測者から見ると,宇宙船は静止しており,運動しているのは地球とトラピスト 1である。この観点では,(1) で求めた宇宙船内での時間はどのように説明できるか? 【(2) のヒント] 宇宙船内の観測者が測る地球とトラピスト1の距離はどうなるだろうか? 3.重力は他の3つの力に比べて極端に弱いにも関わらず,天体の運行などの宇宙規模の現象に対して は支配的な役割を果たす。その理由を考察し簡潔に述べよ。 4. 湯川秀樹の中間子論によると,相互作用の到達距離はその相互作用を媒介する素粒子の換算コンプ トン波長程度と見積もられる。この考え方を弱い力に適用してみた場合,弱い力の到達距離は どの程度と見積もられるか考察せよ。ただし、弱い力を媒介するボース粒子(ウィークボソン Wキ,z°) の質量は,W*が約 82GeV, z° が約93GEVであることが実験によって判明している 弱い力の到達距離は授業中に紹介しているので,きちんと計算を書くこと、] 2 「つまり,宇宙船の発着に伴う加速·減速や方向転換の加速度などはすべて無視します。 2粒子の換算コンプトン波長の定義は、mをその質量として、入=ー 媒介する光子は質量なので、換算コンプトン波長は無限大となる。ごれは電磁力が長距離力(到達距離 = 無限大)である ことを表している。同じ理由で重力は長距離力であるので、(未発見だが)重力子も零質量であると考えられている。しかし ながら,強い力を媒介するグルーオンも零質量であることがわかっているが、授業で述べたように強い力は短距離力であっ て、原子核の大きさくらいしか力が届かない。これがどうしてかは難しい話なので、きちんと知りたい人は,量子力学を学 んだ後、大学院で QCDを勉強して下さい。 (自然単位系では、A=)例えば,電磁力を

求め方を教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

2. Cs-137の壊変図を示す。1MBq の137Csが一ー秒間に放出する光子数に近いのはどれか。 137CS 94.4% 137mBa 5.6% B Y|661.7 137Ba 1. 1.0x106 2. 3.7x 106 3. 1.0X105 4. 2.0x106 5. 1.5x105

答えが知りたいだけです

利| 空所を理め、問いに き ・s)〕 で# | 人 9 面積さ f 放 N | A [m 中5 m- に 1 還根 <o 上 は 5 ル jo。 け] を# : 人 有 | 応の1ンっ な大 運動量 ヵ, kg ・m/s〕 を ム 宙ヨ 図1 図2 (2 ) 太陽の放衝エネルギーを用いて進む宇宙船 (宇宙ヨット) は, ットと して古くから撮案されできた。 2 は, 図2 に示すような大きな山を持つ宇宙船で その般に衝突する光子の旋積を動力源とする。2010 年には. JAXA (宇宙衣空研究開発機 構) によって実証欄イカロスが打ち上げられている。 図1のように, 帆の面積5 【m) の宇宙ヨットが太陽から ヶ (m) の四散にあり光隆は すべて旧に垂直に衝突するとする。このとき, 昌位時間に山に衝突する光子の個数ヶ 9]