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

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

1番上の公式の右辺はクーロン力なんですが、 電荷が−eの時でも正になるのはなんでですか? −だったら向心力が働いてるからよくない？？って思っちゃって、、教えてくださいお願いします！

●水素原子 電子の粒子性 m 電子の波動性 (量子条件) r - kee 22 2πr=n. (ボーア半径) h rn=aon2 (n=1,2,3, mv h² do= 42km2 エネルギー: E=/12m+(-eki - mv² ) = — he² E = -b ke2 En E r 2r 光の放出 吸収 : hv=En-En 1 1 =R 12 電子の質量me=9.1×10-31kg 入 リュードベリ定数 Ral D- ①電子の軌道半径はとびとびの値となる。 ②エネルギーもとびとびの値となる。 ③光子のエネルギーは、軌道のエネルギー準位の差で E: 基底状態(エネルギー最低), n≧2 励起状態 ・放出する光は吸収もできる。 ● 原子 質量数

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]

❓が書いてある途中式を教えてください

144 (1)光子のエネルギー hv=hと電子の運動エネルギーの和が保存し 8-n h=h+mv² D (2)光子の運動量と電子の運動量 mu より h ズ (3)② 08-a Av 8-a h h x: 入 = coso+mucosp ・・・ ② h y: 02/24 sino-musin p = ...3 h h mucoso = coso ...4 ④ 入 mv h 7/24sine h 2 22 m² v² = h²-2. h. h cose + 22.6 ③ より musing = sin ④ ⑤より (cos' Φ + sin' p = 1 を用いてΦ を消去) h² I ベクトル関係にも 目を向けるとよい ･･･⑥(cos' + sin' = 1 を用いた) 左辺は ① を用いて m'v'=m・2hc とし、両辺に' を掛ければ ? 入 2mhc (1'-1) = h² X + 1/7 - 2 cos 0 ロー OH h 与えられた近似式を用いると '-1=2me (2-2cose) mc (2-2 cos 0) = mc = (1 - cos 0) なお、灰色の三角形に余弦定理を適用すると, ⑥はすぐに得られる。 h...②' (4) ② ③ で 8=90° とすると mucosΦ = 入 - mu sin + = h ... 3

(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

この問題(1)でなぜx＋y＝1.0molになるのか教えてください

は-44kJ/mol H=-1562 kJ mol] とする。 =x[kJ] 4kJx2 O2(気) kJx3 =3 1562 する。 ーと 0) る。 エンタルピー 低 CH, OH (液)+2/202(気) AH-394K」 AH=-726 kJ CO2(気) + 2H2(気) +O2(気) CO2(気) +2H2O (液) ヘスの法則より、 AH- -286 kJx2 x+ (-726kJ)= (-394kJ) + (−286kJ) x2 x=-240kJ よって, CH3OH (液) の生成エンタルピーは240 kJ/mol. 《別解》 CH3OH (液) の生成エンタルピーをx [kJ/mol] と する。 燃焼エンタルピーは生成物の生成エンタル ピーと反応物の生成エンタルピーの差で求められ あるため、 -726kJ={(-394kJ)+(-286kJ×2)} - (x+0) x=240kJ 7 (1) 1:4 (2) 1561kJ/mol (注) (1) CH4+202CO2+2H2O C2H6+/12/202- →2CO2 +3H2O CH4 がx [mol], C2H6がy [mol] とすると, | x+y= 1.0mol ... ① 2x+3.5y=3.2mol ...2 ①,②よりx=0.20mol, y = 0.80mol (2) エタンの燃焼エンタルピーをQ [kJ/mol] とおくと 0.20mol × (-891kJ/mol) +0.80mol x Q - 1427 kJ =- Q=-1561kJ/mol よって、 エタンの燃焼エンタルピーは-1561 kJ/ molo 8 (1)-46kJ/mol (2)916kJ/mol (3)386kJ/mol (注) (1) NH31mol あたりの値で表すから, -92kJ +2=-46kJ 光子のもつエネルギーは 光合成は熱反応である。 22章問 (2)N=N結合のエンタルピーをx [kJ/mol] とおく と、エン 47 (1)ダニエル (2)負極活物質 正極活物質:(イ (卵 [極] Zn [E] Cu²+2e- (4) (5XIXD (WX3) (6) ZnSO&水溶液・・・薄 CuSO&水溶液・・・・ 《解説》(2)正極といえば板で 正版で酸化剤として イオンまたは 関係を表した図より 24 kJ エンタルピーは916 kJ/ ーをy [kl/mol] とおく。 (5)電池を放置すると、 負極側は (Zn^*)> 正極側は[Cu'*]< 溶液中の電荷のバ 負極側→正極側 SOがそれぞ (6)この電池全体の Zn + Cu2+ この変化をで Cu2+ を濃く、 問2 負極 増加する 《解説》 鉛蓄電池を放電 正極ではPbO 両電極とも質量 [問3 [負極] H2- [極] O2 《解説》 水酸化カリウ 液中をOH T 問4 (1) 9.65×1 《解説》 (1) 電気量 [C =0.500 (2) ファラテ 9.65 9.65×1 問5(1)1.93x

不確定性原理の「思考実験」は本質的理解を妨げる？その意義と限界を教えてください。 こんにちは。ハイゼンベルクの不確定性原理について学んでいます。 最近、不確定性原理の核心は「観測による干渉や誤差」ではなく、**「量子的な粒子は、観測があろうとなかろうと、そもそも位置と運動量... 続きを読む