物理についての質問です。原子物理学についてです。波長は求められたのですが、加速電圧を求める際にわからないことがあります。問題では反射電子線の強度が極大となる時の加速電圧を求めよとありますが、回答では、光の干渉で強め合う条件を使って、加速電圧を求めています。強度と干渉の関連が... 続きを読む

12/1 出題パターン 12/10 T そのまま 出る! 90 電子線回折 1/10 電圧 V で加速した電子線を間隔 dで並ん入射電子線反射電子線 だ原子面と 0 の方向に照射し, 0 の方向に 散乱される電子線の干渉を考える。電子の質 量をm,電気量を-e. プランク定数をん とする。 日 A . ボー 電気量 ものと 定数を ここで電子線の波長を求め、 反射電子線 の強度が極大となるときの加速電圧Vを 求めよ。 解答のポイント! 光の干渉と全く同様に, 電子波 波長 h mv の干渉を考える。 解法 図 26-10 のようにコンデンサーを用 いて,電子を加速する。 ここで力学 的エネルギー保存則より, ( m 1 0 (-e) (-V) = + mv2 後 m M 2 後 引力 m 電子を波 結晶内原子 VV電圧Vで加速する」とき たら、必ずこの図を描く [OV +/800 (4) (5) 原子 粒子と まま出 を用 る。 めの v = B/2eV + -ev とみなす omniel (1) 子 m as V h よって,電子波の波長は、 入= mv 9800 0200 h h 図26-10 λ== mv √2meV ♥nie Onie um. 14 図26-11 で光の干渉の3大原則: その1 よ り (光波の干渉と同じ) 強めあう条件は, 干渉 2xdsin0n (n:正の整数) 行路差 ①を代入して, nh 2d sine = √2meV n²h² V= 8d² me sin²0 (ここまで自力で導けるように!) 290 漆原の物理 原子 DAT 今 (4) 行路差 図26-11 み い る (2) ば

答え6番です。 イが分からないので教えてください🙏

99 水素原子 水素原子を,図1のように, 静止した正の電気量eを持つ陽 子と,そのまわりを負の電気量 -eを持つ電子が速さ”軌道 半径で等速円運動するモデルで考える。 陽子および電子の大 きさは無視できるものとする。 陽子の質量をM, 電子の質量を クーロンの法則の真空中での比例定数をko, プランク定数 万有引力定数をG, 真空中の光速をcとし, 必要ならば, m, 陽子 M 電子 m 第5章 原子 当なものを、 表1の物理定数を用いよ。 〈 2022年 本試〉 図1 模型では,電 表 1 物理定数 もに小さく 「原子中の電 入した。 こ 状態を定常 名称 記号 数値 単位 万有引力定数 G 6.7×10-"N·m²/kg プランク定数 h 6.6×10-34 J.s クーロンの法則の真空中での比例定数 真空中の光速 ko 9.0×10°N·m²/C2 C 3.0×10m/s とき,その 電気素量 e 1.6×10-19C 説も導入し、 陽子の質量 電子の質量 M 1.7×10-27kg 9.1×10-31 kg m ア イに入れる式の組合せとして最も適当なものを, 問1 次の文章中の空欄 下の①~⑥のうちから一つ選べ。 とにより, っている状 定常状態に に成り立つ 図2(a)のように, 半径rの円軌道上を 一定の速さで運動する電子の角速度 はアで与えられる。 時刻での速 度と微小な時間 4t だけ経過した後の 時刻 t + 4t での速度との差の大きさ はイである。 ただし、図2(b)は 始点を 点まで平行移動した図であり, w⊿tは とことがなす角である。また, 微小角 wdt を中心角とする弧 (図2(b) の破線) と弦(図2(b)の実線) の長さは等しいと してよい。 ① ③ ひ2 01 01 V2 wAt wAt 中心 始 (b) (a) 図2 ⑤ V V r ア ru ro r ru r rv² At -At イ 0 rv² At -At 0 r 38 | ボーア模型 97

エネルギーの移り変わりで、化石燃料は太陽の光エネルギーがもとになっているとされていますが、それはなぜですか？ 説明していただきたいです。お願いします

解説お願いします🙇‍♀️🙇‍♀️

次の文章中の空欄 ア ~ ウに入れる式の組合せとして最も適当なものを、下の ①~⑧のうちから一つ選べ。 11 電子が金属の結晶に外部から侵入する場合には, その表面において屈折が生じる。 以下では,電子 が真空中から金属結晶内部に侵入する際の屈折率 について考察する。 図のように, 質量m,電荷-e (e>0) の電子を電圧V で加速させ, 金属結晶に当 てる。装置は全て真空中にあるとし, 加速される 前の電子の速さを0とみなすと,m, e, Vo,およ び金属に侵入する直前の電子の速さ” の間には, 次の関係式が成り立つ。 10 真空 金曜 1 2 mv₁² = evo ア イ ウ よって, 加速された後の 電子(電子波)の真空中にお ける波長入 は, プランク 定数をんとして Vo+V e(Vo+V) √2meVo Vo 0 h Vo-v ② √2meV e(Vo+V) Vo =アと表される。 また, 金属結晶内部の電 Vo+V e(Vo-V) √2meV V₁ 位が外部に対しV (V > 0) だけ高い場合,金属に侵入 h Vo-V ④ 後の電子の速さを”とする と、12m2=イである。 √2meV e(Vo-V) V₁ ⑤ /2meVo Vo+V e(Vo+V) h √ Vo したがって, 金属結晶内 部での電子波の波長をと ⑥ /2meVo V₁-V e(Vo+V) h √ Vo したときに,229 で定 で定義され ⑦ √2meVo e(Vo-V) Vo+V h る屈折率は,Vo, および V V₁ を用いて,229 ⑧ /2meVo V₁-V = ウ と e(Vo-V) h V₁ 表される。

どうして、2枚目の解答に波線を引いたようにいえるのですか？

535 電子のエネルギー準位 公式を導く 水素原子では,電気量 +eの原子核を中 心に,質量m, 電気量 -e の電子が静電気力を受けて等速円運動する。 プランク定数 をh,真空中の光の速さをc, 真空中のクーロンの法則の比例定数をkoとする。 (1) 量子数がn (正の整数)のときの電子の速さを とする。 量子条件から、この 子の軌道半径rnを,m, vn, h, nを用いて表せ。 (2)電子のエネルギー Enを運動エネルギーと静電気力による位置エネルギー(基準 を無限遠にとる)の和として,m,e, ko, h, n を用いて表せ。 (3) エネルギー準位 Enの軌道にある電子がエネルギー準位 En(n>n')の軌道に移 るときに放出する光の波長を入とするとき 1/1をme, ko, c, h,n, n' を用 いて表せ。 (4) En を,n, h, c およびリュードベリ定数Rを用いて表せ。 以下の問いでは,h=6.63×10-34J-s,c=3.00×10°m/s, R=1.10×107/m, lev =1.60×10-19Jとする。 J's, c=3.00×10°m/s, R=1.10×10^/m, lev (5) 基底状態の電子のエネルギーは何eV か。 (6) 電子がある量子数 (n>3) の軌道から量子数n=3の軌道へ移るときに放出する 光の波長のうち, 最短波長 入min と最長波長 入max はそれぞれ何mか。 例題 125A)③

物理の原子の範囲です、問1から問3までどなたか解説お願いします🙇🙇🙇🙇🙇

★第99問 次の文章を読み、下の問い (問1~3)に答えよ。 (配点 12) 【8分】 X線管を用いたX線の発生実験について考える。 図は, モリブデンを陽極とした ときに発生するX線の強さとX線の波長の関係を示したスペクトルである。 ただし, プランク定数をh=6.6x10s. 電気素量をe=1.6×10 "C 光速を c = 3.0× 10m/sとする。 X線の強さ 1/2倍にすると、 問2 加速電圧を も適当なものを,次の①~④のうちから一つ選べ。 X線のスペクトルはどのように変化するか。 最 4 ① 最短波長は一倍になり,固有X線の波長は変化しない。 ② 最短波長と固有X線の波長はともに 1/2倍になる。 ③ 最短波長は2倍になり、固有X線の波長は変化しない。 ④ 最短波長と固有X線の波長はともに2倍になる。 問3 コンプトン効果について説明した文の空欄 ア イ に入れる語句 の組合せとして最も適当なものを、下の①~④のうちから一つ選べ。 5 固有 X線 コンプトン散乱により,散乱X線の波長は入射X線の波長に比べて ア なる。これはX線の イ により説明される。 ア イ 1 2 3 4 波長 5 6 7 8 9 10 〔×10™"m〕 ① 短く 波動性 問1 X線の最短波長は2.0×10mである。これより、電子の加速電圧Vを有効 ② 短く 粒子性 び出した電子の初速は無視する。 数字2桁で表すとき. 次の式の空欄 1 も適当なものを,下の①~⑩のうちから一つずつ選べ。ただし,陰極から飛 ~ 3 に入れる数字として最 ③ 長く 波動性 ④ 長く 粒子性 1 2 3 V= ① 1 2 ⑥ 6 27 ⑦⑦ (3) ⑦ 7 (8 38 2 × 10 y O A ④ 4 (5) 9 ① 50

（3）はどうしてこのような式になるのでしょうか？

出題パターン 91 原子モデル そのまま 出る! ボーアの水素原子模型では,+e の電気量を持つ陽子のまわりに - の 電気量を持つ質量m の電子が,半径の円軌道上を速さで運動している ものと考える。 プランク定数をん, 真空中での光速をc, クーロン力の比例 定数をとする。 (2) 電子の運動エネルギーと電気力による位置エネルギーの和をke. (1) 電子に働く遠心力と電気力のつりあいの式を書け。 r を用いて表せ。ただし、電気力による位置エネルギーは無限遠を基準とす る。 (3)量子数をn= 1, 2, 3, …として、電子が安定な軌道を運動し続けるた めの条件を mvr, h, n を用いて表せ。 (4)安定な軌道半径rame, h,k, n を用いて表せ。 (5)エネルギー準位Enをme, h,k,n を用いて表せ。 解答のポイント! た 原子核のまわりを回る電子は粒子性と波動性の両方を持っているので,まずは 粒子として,次に波動として安定に存在できる条件を求める。 本間は試験にその まま出るので,何も見ずに と Em を導けるようにしよう。 【解法 (1) まず図 26-12 のように, 電子を陽 電位は向き× 土 子のまわりを円運動している粒子と 回る人 みなす。回る人から見た力のつりあte いの式より, クーロン力 m²² = ke² ... ①© r (2)電子の持つ力学的エネルギーE 図26-12 は運動エネルギーと電気力による位 置エネルギーの和であり, E=123mo -mv² + (-e)) 運動エネルギー 位置エネルギー この式に① ② (図 26-12 参照) を代入して 1 ke ke ke² E= = +(-e)· 2r 2 r r 遠心力 02 r ④がの位置 につくる電位は y=ke... STACE 36 と 291

電圧Ｖで加速した、となっているのに解答のところには－Vと書かれているのはどうしてですか？

そのまま 出る! 出題パターン 90 電子線回折 電圧 V で加速した電子線を間隔で並ん だ原子面と 0 の方向に照射し, 0 の方向に 散乱される電子線の干渉を考える。電子の質 量をm,電気量を-e, プランク定数をん とする。 入射電子線反射電子線 の の - ここで電子線の波長を求め, 反射電子線 の強度が極大となるときの加速電圧Vを 求めよ。 結晶内原子 強め合い 解答のポイント! 光の干渉と全く同様に、電子波波長 h の干渉を考える。 mv 解法 P 図26-10 のようにコンデンサーを用 いて,電子を加速する。 ここで, 力学 的エネルギー保存則より、 [V]電圧Vで加速する」とき たら、 必ずこの図を描く 前 m [OV] (e)(-V)=1/12 -mu2 0 M M 後 + + 引力 m 電子を波 2eV v = 1 m +. -e とみなす + よって, 電子波の波長は、 λ = h h λ= mo √2mev mv ① 図26-10 図 26-11 で光の干渉の3大原則:その1よ り (光波の干渉と同じ)ぬ 干渉

考え方が分かりません。答えは5です。

3 次の文章を読み、 下の問1~4に答えなさい。 〔解答番号 | 1 19 真空中で、静止していた電子を加速電圧 Vで加速して得られる電子線を、図のよう に、互いに平行で間隔がdの格子面をもつ結晶に, 格子面に対して入射角 0 で照射す る。このとき, 結晶内部は外部の真空より電位が高いため (内部電位という), 結晶内 部に入射する電子線は屈折角で屈折し, 格子面で反射して, 結晶表面で反射した電 子線と干渉する。 内部電位はVで一定であるとし、電子の質量をm, 電気素量をe, プランク定数をんとする｡ 結晶内部・ 電子線 入 StarS ) 4 0 0 結晶表面 第1の格子面 d

陽極側が吸収するとなぜ、プラスになるんですか？

紫外線で日焼けをするのは、紫外線のエネルギーが有機物の結合エネルギーに近い値であるためである。 ・11 陰極 0 431 X線の発生 右図は, X線発生管の概略図である。 加 速電圧40kで電子を加速し, X線を発生させた。陰極にお ける電子の初速度は無視できるものとする。 また、電子の質 量を9.1×10-31/kg, プランク定数を 6.6×10 J's, 電気素 量を 1.6 × 10/19 C 光速を3.0×10m/s とする。 (1) 電子を加速するための電源はア,イのどちらが+か。 (2) 陽極に到達する直前の電子の運動量の大きさと物質波の波長を求めよ。ただし、 /1.82≒1.35 とする。 SHOOTI (3) 発生する X 線の最短波長を求めよ。 1. 電子 陽極 X線 my |電源| イ センサー 144, 146 Ste 436 さ ta (2) 5 5