解説お願いします！

問2 17CS+イオンのm/zはいくらか.ただし,この 55 イオンの原子核の核子1個あたりの質量は,1u (uは統一原子質量単位)と等しいものする。

物性物理学の本を読んでいて、質問があります。 本では， 量子力学による1電子原子の電子状態の記述について 添付のように述べていて， (1.12)式までは良いのですが， 赤枠で囲ったところの式(1.13)の導出過程が知りたいです。 よろしくお願いいたします。

$1.2 1電子原子の電子状態 1 p° = 2me 2 a 1 V= 2m。 2m。(r+ r dr 原子においては,原子核を中心としてそのまわりの半径10-10m程度の領 の形となる。ここでAは次のような角度に関する微分演算子である。* 域を電子が運動している。原子の構造を理解するためには,この電子の振舞 1 sin 0 d0 1 を調べなくてはならない。まず最も単純な場合として,Ze の正電荷をもった A= - (sin 0 sin' 0 核のまわりを,1個の電子が運動している場合を考える。Z=1であればこ 1電子原子のハミルトニアンがこのように具体的に与えられた.このハミル れは水素原子そのものであり,Z =2であれば He* イオンということにな トニアンに対するシュレーディンガー方程式(1.9) は2階の微分方程式の形 る。 をしている。これを満たす解として波動関数T(r, 0, φ) が求まれば,1電 原子の質量のほとんどは核に集中しているので、そこを重心として座標の 子原子における電子の分布の様子がわかる。ところで,原子に属する電子の 原点にとってさしつかえなかろう。電子は -e の電荷をもち,核の正電荷 波動関数は,核から十分遠方(r→0)ではゼロに収束するはずである。こ Ze とクーロン相互作用をもつ。そのポテンシャルエネルギーは電子と核の のような境界条件の下で(1.9)式を考えると,電子のエネルギー固有値 E が 間の距離rに反比例し, 離散的な特定の値をとるときのみ解が存在する。これは量子力学系の顕著な Ze? V(r) = - 特徴である。 4TE0ア 最も低いエネルギー固有値を与える解は球対称で、次の形をしている。 である。* これは万有引力と同じ形をもつので,古典的に考えれば,地球が 17Z/2 ( exp(-) 太陽のまわりを回るように電子は核のまわりを楕円軌道を描いて回ると考え 『(r) = たくなる。しかしながら,このような極微の世界まで古典ニュートン力学が ただし,ここで そのまま成立するわけではない,電子の振舞を正しく理解することは,今世 4TEh An = mee? =0.529 A 紀初頭登場した量子力学をもってはじめて可能となった。量子力学によると, 電子の存在確率は波動関数 『(r)の絶対値の2乗に比例する。定常状態では 『(r)は次のシュレーディンガー方程式を満たすというのが量子力学の骨子 はボーア半径とよばれる。 である。 H V (r) = ET (r) ここで はハミルトニアンで,電子の運動エネルギーとポテンシャルエネ ルギーの和であり, 1 p°+ V(r) 2m。 H = の形をもつ。** 第2項のポテンシャル項は方向によらず,核からの距離のみ に依存するので,全体を極座標を用いて表した方が都合がよい。このとき, 第1項の運動エネルギーの部分は Eo = 8.8542 × 10-12 F/m は真空の誘電率。 m。は電子の質量,p= - iAVは運動量オペレータである。ただし,▽はナプラと読 み,直交座標系では 定,立,えを直交する単位ペクトルとして、V= -+ の形をもつ微分演算子である。カ = h= 6.626× 10-4JSはプランク定数。

　中性子は新空中で15分ほどで崩壊しますが、 原子核内で崩壊しないのは何故ですか? よろしくお願いします🤲

なぜ、Be2+はHeと、S2−はArと同じ電子配置なのに、(2)のこたえにふくまれないのですか？

物質量と化学反応式 1物質の構成粒子 第2周期の原子のうち,イオン化エネルギーが最も大きいものはフッ素である (ウ) 電子親和力が小さい原子ほど、陰イオンになりやすい。 (エ) イオン化エネルギーが大きい原子ほど、 陽イオンになりやすい。 (0 O (オ)アルカリ金属の原子のうち、イオン化エネルギーが最も大きいものはりチウ る。 [09 必10.〈電子配置とイオンの半径〉 イオンの半径には次の性質がある。 (A)同族元素の同じ価数のイオンは、原子番号の大きいものほど, より外側の電 電子が収容されているため, そのイオン半径は大きい。 (B)る夏ガる(希ガス)原子と同一の電子配置をもつイオンは, 原子番号の大きいも のほど中心の原子核の正電荷がより強く電子を引き付けるため,イオン半径は小さ くなる。 この性質を考慮して, 次の6つのイオンの半径の大きさを考える。 11NA* 4Be?+ 80°- 9F- 12Mg° * 16S°- (1) 性質(A)を用いて該当するイオン半径の大小を比較できるものが2組ある。それぞれ について大小関係を, 不等号>を用いて示せ。 ( 性質(B) を用いて該当するイオン半径の大きい順に,不等号>を用いて並べよ。 (3) (1)と(2)の結果を用いて, 上の6つのイオンの半径の大きい順に,不等号>を用いて 並べよ。 (10 名城大

これは、暗記するしかないですか？ 質量数なのど、暗記してないと書けないですよね？

元素 元素記号 V+ P Te (D1) 原子番号 (B1) 15 (C1) 36 質量数 (A1) (D2) 51 128 原子核中の中性子数 周期の番号 (C2) (C3) [Ar]3d"4s°4p° 16 28 48 (A2) [Ne]3s°3p||(B2) (A3) 4 (D3) 電子配置 (C4) 不対電子数 (B3) 2 0 周期表で1周期下の 元素の原子番号 (A4) (B4) 84 (D4)

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

なぜ分子がze^2になるか 教えてください。 Z:原子核電荷 m:電子質量 e:電子の電荷 v:電子の速さ　　k＝1/4πε

くフォルダ En=K+U 2 Ze Emレ 472,r

⑵です。黄色いマーカーのところがわかりません なぜN＝mgを②の式に代入しなければならないのですか？ あと、静止摩擦力はμNと表記するものと思っておいていいのですか？　わかる方いましたらよろしくお願いします！ 上半分が問題文、下半分が解答です。

画像の問題についての質問です。 (A)の箇所で、⭐︎をf(x)Δxと表現してありますが、⭐︎の「時刻0から存在している原子核が時刻xから時刻x+Δxの間で崩壊する」ことに対し、なぜ、f(x)Δxと表現されるのでしょうか？ f(x)Δxだと、ただ、時刻xから時刻x+Δxの... 続きを読む

ラザフォード散乱のモデルでラグランジアンに出てくる-α/r ってどうゆうことでしょうか？

のtwl 59|| / | 8.4 ラザフォード散乱の敏分断面積. できる (図8.4). 通常はこれを散乱方向の立体角で割り. 散乱微分断面積 (scat- tering differential cross section) : 9 。 28の 5の o 2 |2zrsin9d9| sinの dの (8.3.1) を定義する. 8.3.3 ラザフォード散乱における粒子の軌跡 この系において, 粒子の運動はその角運動量ベクトルに垂直な 2 次元面内*10に 留まる. 図8.3 のように, 原子核の位置を原点とした極座標 (7,ゎ) をとると, 粒子 のラグランジアンは ィー 2m(2+7のの)-ニ (。主zZ@?) (8.3.2) となるのはこのラグランジアンの循環座標 (4.1 節) となっているので, それに 人け応する共役運動量 7 : boo (8.3.3)