この問題の解き方を教えて頂きたいです🙇🏻‍♀️

3/3 > 3 次の文章を読んで、あとの問いに答えなさい。 く東京線) 米 れき 110世紀後半に科学が非常に速いスピードで進んだために、さまざまな軌幌が生 |じてきた。生活スタイルも、社会の構造も、科学の発達のために、大きく変わって きている。変化のスピードは人類がこれまでに経験してきたものと比較にはならな い。長い地球上の生命の歴史の本の、最後のページの最終行に登場してきた人類で あるのに、過去五0年あまり、 六五日の歴史の中の0.四秒あまりの短い間に、 われわれは地球環境を変え、他の生物との関係も人間同士の関係も変えつつある。 それには、当然ながら、光の部分も陰の部分もある。ある方向に科学が進歩してし まったら、昔はそうではなかったといったところでどうにもならない。現状を認識 し、そこからどうしていくのかを考えなければならない。。 二〇世紀後半は科学にとって「知の爆発」の時代であった。生命科学の分野にお いては、二一世紀もそれは続くであろう。しかし、私たちはいま、科学のもたらす 新しい知識や発見、成果をどのように生かし、コントロールしていくかを問われる 時代を迎えている。 知の活用の仕方をコントロールするには、知恵が必要である。科学の発達がわれ われにもたらす光の部分と陰の部分を考え、地域の文化·伝統·環境·経済を大切 にすると同時に、グローバルな視点ももたなくてはいけない。「時間軸と空間軸の 座標」の原点にとどまり、自分や家族、今日明日しか考えないのではなく、一〇O 年前の日本、一 ○○年前の世界、人類の誕生、恐竜が闇歩していたころ、生命の 謎生、地球 の誕生へと過去を 遡ったり、逆に何世紀か先の未来へ思いをはせてみ 8 たりしたい。また、超ミクロな素粒子や原子分子の世界を考えてみるのもよい。 遺伝、代謝などの生物学的現象、石油からゴムや繊維やプラスチックを作る化学的 現象、光や熱が伝わる物理的現象はみな光子、電子、原子、分子の相互作用で起き ているのだから。 さらに、地球、太陽系、銀河系そして宇宙の果てへと思索の旅を するのもよいだろう。こうした座標の中に置かれて初めて、人類の位置付けや科学 のもつ意味を、さらには、科学の進むべき方向を探る知恵が得られるのではないだ ろうか。 (無田始子「科学を育む」 より) (注)*軌=不具合。 *グローバルな=地球規模の。

物理のボーアの水素原子模型の話です。xiがわかりません。 解説よろしくお願いします。

水素原子内の電子に光子や熱電子などがぶつかってエネルギーを与え,原子内電子がより高いエネ ルギー状態に移る (励起する) ことがある。熱電子がぶつかって n=1状態の電子が n=2 状態 に励起する場合,熱電子が最低限もっていなければならないエネルギーは(x) である。励起に 必要なエネルギーより低エネルギーの熱電子が電子にぶつかった場合は, 原子内電子のエネルギー は変化できず n=1 の状態にとどまる.このとき, 衝突によりエネルギーの受け渡しは起こらず, (熱電子はぶつかる前後でエネルギーが変化することなく散乱される(熱電子と原子の完全弾性衝 突5)。 熱電子が水素原子中の電子にぶつかり, この電子を電離することもある。n 状態の電子を電離する (i ために最低限必要な熱電子のエネルギーは(xi)である。 年工

(7)についてです 解説には光電効果の式よりと書いてありますが、光電効果の逆過程では、仕事関数によって仕事されているように見えるのですが 飛び出す光は電子が持っていたエネルギーに加えて、仕事関数分だけエネルギーを受け取ることになりますか？ 個人的には電子が飛び出す光電効果と... 続きを読む

146.〈ブラッグ反射と金属からの光の発生> 図1は,真空中で金属単結晶試料に 10~100 eV 程度のエネルギーをもつ電子線を照射して, 試料 から反射される電子または放射される光を測定す る実験装置である。 装置には, 試料に対して一定 のエネルギーをもった電子線を照射する電子銃, 反射された電子を検出する電子検出器, および放 射された光の強さと波長を測定する分光器が取り 金属単結晶 電子 電子銃 図1 電子 検出器 分光器

(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)

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* → 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]