誰かこれといてください！🙇‍♀️ 物理です。原子分野

第二問 光子の運動量を考えよう。 ただし、波長入の光子のエネルギーがhc/入 (h:プランク定数、c: 光速)であることは用いてよい。 xyz 空間にあり3辺がx軸、y軸、 z軸上にある一辺長がLの立方体容器内に、 N個の波長 入の光子がある。ただし、平面y=L上にある容器面をAとする。 また、光子の運動量ベクトル (x,y,z) (大きさは p とする) は光の速度ベクトル (Cx, y, Cz) (大きさはcとする)に並行と し、Nは十分大きいので、光子は容器内を一様に運動しているとみなしてよい。 また、光は 壁で完全に反射するとしてよい。 (1)容器内のエネルギーを求めよ。 (2) 一つの光子が面Aに及ぼす時間平均の力を Pys Cy, L を用いて表せ。 (3) 平面Aにかかる光子の圧力をN、c、L、pで表せ。 次に、この容器をゆっくり大きくして、一辺L+△L の立方体にゆっくり変える (変化1とする)。 ただし、 AL は極めて小さい。 (4) 光子のする仕事を求めよ。 今度は光を波として考えると、容器の向かい合う壁 間に定常波が出来ていると解釈できる。 変化1によ り、光の波長入は入 + △入になった。 (5)入、△入、L、ALの関係式を求めよ。 (6) これまでのことより、 pを求めよ。 X Z L L L A Ly

オとカにについてです。 なぜ終端速度の時は等速度になるのでしょうか？教えてください

126 19 電子と光 ☆必解 149. <ミリカンの実験〉 次の文中の空欄 ア~カに当てはまる式を答えよ。 空欄には数値を有効数字2桁で記入せよ。 ただし, 重力加速度の大きさを g 〔m/s'], プランク定数をん 〔J•s]. 光の速さをc [m/s] とする。 電気素量を図の装置で測定することを考えよう。 イオン化 するために必要な電離エネルギーがU [J] の中性原子は, 外 光源 部から照射される波長入 〔m〕の光子と衝突すると 微粒子 噴射器 顕微鏡 [m] のとき,電子を放出して正のイオンとなる。 イオンや電子が生成される空間 中に微粒子を噴射すると,微粒子は帯電して電場による力と重力を受けて運動する。光源か ら可視光を照射すれば,光を散乱する微粒子の運動を顕微鏡で観測することができる。 強さがE[V/m〕 の電場の中で電気量g [C] (g>0) の微粒子が受ける力の大きさはイ 〔N〕である。微粒子の質量がm 〔kg〕 であるとき, 電場によって微粒子を静止させるために は、電場の向きを鉛直上向きとし, 強さをウ 〔V/m〕 とする必要がある。 鉛直上向きの電場の強さを Eì 〔V/m〕 に調節して質量m 〔kg〕の微粒子を上昇させた。微 粒子が空気中を速さ” [m/s] で運動するとき, 比例定数をk [N•s/m〕 として大きさんの空 気による抵抗力を受ける。 微粒子の加速度は鉛直上向きを正としてエ 〔m/s2] となる。 また,微粒子が十分な距離を運動した後の終端速度の大きさ v1 〔m/s] は, v = [m/s] と求められる。ここで電場の強さを0にすると微粒子は自由落下を始める。 十分な距離を落 下運動した後の終端速度の大きさv2 [m/s] を測定すれば, 微粒子の質量がわからなくて も測定したvv2 を用いて微粒子の電気量を g= [C] と求めることができる。 このようにして4回測定を行ったところ, 観測された電気量は3.1×10 -19C, 4.7×10-1C, 8.0×10-1C, 1.11×10 -18Cであった。 これらの測定値,および測定値の差は電気素量の整 数倍である。また,電気素量の値は 1.0×10 -1℃以上であることが知られている。 以上より, 得られた測定値から電気素量を有効数字2桁で求めると キ C となる。 〔19 同志社大 〕 必解 150. 〈光電効果〉

アについての質問です。質問内容は三枚目の写真に書いています。ご確認していただけたら嬉しいですm(_ _)m

X線が粒子性を示す現象の1つ にコンプトン効果がある。プランク 定数をん, 光速をc とする。 y (1) 図1のように点Sから放出され た振動数vo の光子が, 原点に静 止している質量mの電子によって 0 方向に弾性散乱され,振動数が に減少する。 このとき電子は S コロ +65 工散 ネ乱 方向に速さではね飛ばされる。... x方向の運動量保存則は× 08 同様に方向に対しては, ②2 一方, エネルギー 保存則は ウ (3) 以上の式より, vvv Vo 電子 ひ 6 図 1 5432 エネルギーの逆数 散乱された線光子の 1 hv 1 [1/MeV]

(1)についての質問です。解答で、cx＝ccosθとしてるところが何故かわからないですx-z平面上で光速cで運動してるなら納得できるのですが、x-y-z平面で運動するならc＝(cx2+cy2+cz2)1/2乗になると思いました。

56 光の粒子性 一辺がLの立方体の容器内を振動数 の多数の光子が光速cで不規則に運 動している。 この容器の面と光子は完全 弾性衝突するものとし, プランク定数を んとする。 光子の運動量の向きはその速 度の向きと一致しているので、光子の運 L S2 y (3 動量の成分は,速度のx 成分 Cx を用 いて、 X L | × cx と書ける。 さて, cx>0 として,t秒間に1個の光 であり,その間に面 子がx軸に垂直な面Sに衝突する回数は(2) Sが受ける力積は (3) となる。 光子の運動方向は十分不規則であ りの平均値はx=(4) × c2と書ける。そこで、容器内 の光子数をNとすると, 全光子から面Sが受ける力は (5)と表さ れる。 したがって,この光子気体の圧力P は, 体積Vを用いて (6) となり,単位体積あたりのエネルギーUを用いると, P=(7) と書 (名古屋大+東北大+大阪府立大) ける。 Level (1)~(7) ★ Point & Hint 光の圧力(光圧)の問題。 気体の分子運動論をバックグラウンドとして解いて いく。 HECTURE (1) 光子の速度ベクトルと運動量ベクトルは (2) 右のようになる。 Cx=ccos0 であり px= hv C cos 0 = =hyxCx c² ※子は面に2の距離を動くごとに C 速度 C 運動量 Dx

この問題で衝突後の光子のx軸方向の運動量はベクトル量だから、写真のようにx軸方法y軸方向に分解できるという認識で合ってますか？

EX 上図のように,波長入のX線光子が静止した質量 m の電子に当たり, 入' となって 0方向へ, 電子は速さ”となってΦ方向へ進んだ。 x,y 方向 での運動量保存則と, エネルギー保存則を書け。 4x=X'-入を 0,m,c, hで表せ。入なので 次に, vを消去し, + ≒2 21/14112141=2を用いよ。 解 運動量保存則 x方向 17/12/7/ h = coso+mucos p ① h y方向 0 =2727 sino-musinΦ ②1

物理です。教えてください😭 問10なのですが、解説のマーカーつけたところがわかりません。 どうしてnなのですか？立方体全体にはnL^3個、光子が含まれてると思ったのですが、、、

Ⅱ.次に,図6のように一辺の長さLの立方体容器内に振動数」の光の光子が単 位体積あたりn個存在して、平均するとあらゆる方向に均等に運動している 場合を考える。光子は容器のそれぞれの壁に弾性衝突するものとし,光子ど うしの衝突は考えないものとする。 また、図6のようにx軸に垂直な面の1 つを面Sとする。 N< y L IC L 図6 面S 問10 面Sが時間 t に受ける力積の大きさの総和を求めよ。 ただし、必要であ れば,光子のx軸方向の速度を cz としたとき, 光子のx軸方向の運動量 は、 hu.Cで表されることを用いてよい。 なお、解答ではc を用いて C はならない。 問11 全光子により面Sが受ける圧力Pを, 立方体容器内の光子の単位体積あ たりのエネルギーuを用いて表せ。

原子分野で、運動量として光子あてて原子が飛び出すやつで、力学で言う、反発係数みたいなものは無いんですか？

X線のエネルギーが最大のときにX線の強さが0ということがなんか納得いかないので説明してほしいです。

物質を光らせる性質をもつ。 X線 フィラメント (陰極) ターゲット (陽極) 15 B X線の発生 X線の発生には,X線管という 電子線- 装置がよく用いられる(図12)。電 流による発熱で陰極から放出され る電子 (熱電子)は高い電圧によっ NO 高電圧電源 + thermoelectron 図12 X線管 真空に近いガラス管に封 入された2本の金属電極からなる。 (EI) L-01X00.I て加速され,陽極 (ターゲット)に X線の強さ V: 電子の加速電圧 固有 X 線 線 V=6x104V 衝突する。 その際1個の電子のも つエネルギーの一部または全部が X線光子のエネルギーになり, 残 りはターゲットで発生する熱にな D る。 図13は, ターゲットにモリブ デンを用いた場合に発生する X 線の強さと波長の関係(スペクト ル)を, 模式的に示したものである。 1個の届 VV=3×10'V 最短 V=3 x 104V 波長 REVOS 012 3 4 5 6 7 波長(×10-11 m) 8 9 大 振動数 (エネルギー) T ①図13 モリブデンのX線スペクトル 小 20 25

電子と光子の違いを教えてください！！

光電効果のグラフが分からないので教えて頂きたいです。Wの振動数を大きくすると光電子のエネルギーは引き算すると段々小さくなっていくと思ったのですがなぜ大きくなっているのでしょうか？教えて頂きたいです。

光電効果 (1) 光電効果 金属に光を当てたとき電子 (光電子という)が飛び出す現象。 光が粒子性 (火) W をもつことを示し, 次の特徴をもつ。 ① 光の振動数が限界振動数vo (金属の種類によって決まる固有の値)より小さいと, 光を強くしても光電子は飛び出さない。 (2) 光電子の運動エネルギーの最大値K。 は, 光の振動数によって変化する。 ③ 光の強さを増すと光電子数は増えるが, K。 は変わらない。 (2) 光電効果の式金属内の自由電子を外に取り出すのに必要なエネルギーを仕事関数 Wという。光電効果においてエネルギーが保存すると、次の式が成りたつ。 Ko 光子 傾きん Vo (限界振動数) mv Utate 1.11 - 光電子の 光子の エネルギー エネルギー エネルギー Ko hv W || || hc hv=- 10 入 (入:限界波長) 取り出す hc 速さ エネルギー hv ■金属表面 金属内の電子 W Vo.