物理/物質は何からできているのだろうか物質観 - 変更履歴

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-06-21T07:57:17Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年6月21日 (木) 07:57時点における版
105 行:		105 行:
	電子は原子核の周りを公転しているので、<br/>		電子は原子核の周りを公転しているので、<br/>
	この微小区間は動く電流素片と考えられる。<br/>		この微小区間は動く電流素片と考えられる。<br/>
-	~~この電流素片の作る磁場は、ビオサバールの法則で定まる。~~<br/>	+	この電流素片の作る磁場は、[[物理/電流と磁場#☆☆ビオ・サバールの法則\|「ビオサバールの法則]]で定まる。<br/>
	この磁場は電流素片が動いて（原子核周りを回転して）いるため、<br/>		この磁場は電流素片が動いて（原子核周りを回転して）いるため、<br/>
	変動磁場をつくる。<br/>		変動磁場をつくる。<br/>

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-04-23T15:36:51Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年4月23日 (月) 15:36時点における版
131 行:		131 行:
	$E=E_k + E_p =\frac{-2ke^{2} + GmM}{2r} \qquad \qquad \qquad (1)$<br/>		$E=E_k + E_p =\frac{-2ke^{2} + GmM}{2r} \qquad \qquad \qquad (1)$<br/>
	上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>		上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>
-	$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}~~\lt~~ \lt 0$<br/>	+	$ -2ke^{2} + GmM = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67} \lt 0$<br/>
	なので、電子の持つエネルギーが小さいと、電子の軌道半径は小さいことが分かる。<br/>		なので、電子の持つエネルギーが小さいと、電子の軌道半径は小さいことが分かる。<br/>
	これはエネルギーが一挙に減って、その後定常状態（等速円運動)に移った時の軌道半径であるが、<br/>		これはエネルギーが一挙に減って、その後定常状態（等速円運動)に移った時の軌道半径であるが、<br/>
	ゆっくりとエネルギーを減らしていく準定常状態の推測には役立つ。		ゆっくりとエネルギーを減らしていく準定常状態の推測には役立つ。

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-04-23T15:30:43Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年4月23日 (月) 15:30時点における版
129 行:		129 行:
	$E_p = ke^{2}/r$<br/>		$E_p = ke^{2}/r$<br/>
	電子のエネルギーは、<br/>		電子のエネルギーは、<br/>
-	$E=E_k + E_p =\frac{-2ke^{2} + GmM}{2r} \qquad \qquad \qquad (1)<br/>	+	$E=E_k + E_p =\frac{-2ke^{2} + GmM}{2r} \qquad \qquad \qquad (1)$<br/>
	上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>		上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>
	$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}\lt \lt 0$<br/>		$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}\lt \lt 0$<br/>

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-04-23T15:25:57Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年4月23日 (月) 15:25時点における版
118 行:		118 行:
	質量は$M\fallingdotseq 1.7\times 10^{-27}[kg]$　。<br/>		質量は$M\fallingdotseq 1.7\times 10^{-27}[kg]$　。<br/>
	電子の電荷は $-e$、質量は$m\fallingdotseq 9.1\times 10^{-31}[kg]$　。<br/>		電子の電荷は $-e$、質量は$m\fallingdotseq 9.1\times 10^{-31}[kg]$　。<br/>
-	万有引力係数は$G\fallingdotseq 6.7 \times 10^{-11}[Nm^{2}/kg^{2}]<br/>	+	万有引力係数は$G\fallingdotseq 6.7 \times 10^{-11}[Nm^{2}/kg^{2}]$<br/>
-	クーロン力の係数は$k\fallingdotseq 9\times 10^{9}[Nm^{2}/C^{2}]<br/>	+	クーロン力の係数は$k\fallingdotseq 9\times 10^{9}[Nm^{2}/C^{2}]$<br/>
	電子が半径$r$の等速円運動（速度$v$)するには、<br/>		電子が半径$r$の等速円運動（速度$v$)するには、<br/>
-	この軌道運動による遠心力$mv^2/r$と	+	この軌道運動による遠心力$mv^2/r$と<br/>
	陽子から電子に働くクーロン引力$GmM/r^{2}$が釣り合う必要がある。<br/>		陽子から電子に働くクーロン引力$GmM/r^{2}$が釣り合う必要がある。<br/>
	$mv^2/r = GmM/r^{2}$<br/>		$mv^2/r = GmM/r^{2}$<br/>
132 行:		132 行:
	上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>		上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>
	$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}\lt \lt 0$<br/>		$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}\lt \lt 0$<br/>
-	~~なので、電子の軌道半径が大きくなると、電子の持つエネルギーも大きくなることが分かる。~~<br/>	+	なので、電子の持つエネルギーが小さいと、電子の軌道半径は小さいことが分かる。<br/>
		+	これはエネルギーが一挙に減って、その後定常状態（等速円運動)に移った時の軌道半径であるが、<br/>
		+	ゆっくりとエネルギーを減らしていく準定常状態の推測には役立つ。

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-04-23T15:13:51Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年4月23日 (月) 15:13時点における版
113 行:		113 行:
	（注２）電磁波のエネルギーについては、<br/>		（注２）電磁波のエネルギーについては、<br/>
	本テキストの[[物理/電気と磁気#☆☆マクスウェル方程式\|「5.8　☆☆マクスウェル方程式]]中のポインティングベクトルを参照のこと。<br/>		本テキストの[[物理/電気と磁気#☆☆マクスウェル方程式\|「5.8　☆☆マクスウェル方程式]]中のポインティングベクトルを参照のこと。<br/>
		+	（注３）水素原子の電子軌道が原子核を中心とする円軌道だと仮定して、<br/>
		+	半径$r$の軌道を運動する電子のエネルギー$E$（運動エネルギー$E_k$とクーロン力によるポテンシャルエネルギー$E_p$の和）を計算してみよう。<br/>
		+	水素原子の原子核は一個の陽子からなり、電荷は$e\fallingdotseq 1.6 \times 10^{-19}[C]$,
		+	質量は$M\fallingdotseq 1.7\times 10^{-27}[kg]$　。<br/>
		+	電子の電荷は $-e$、質量は$m\fallingdotseq 9.1\times 10^{-31}[kg]$　。<br/>
		+	万有引力係数は$G\fallingdotseq 6.7 \times 10^{-11}[Nm^{2}/kg^{2}]<br/>
		+	クーロン力の係数は$k\fallingdotseq 9\times 10^{9}[Nm^{2}/C^{2}]<br/>
		+	電子が半径$r$の等速円運動（速度$v$)するには、<br/>
		+	この軌道運動による遠心力$mv^2/r$と
		+	陽子から電子に働くクーロン引力$GmM/r^{2}$が釣り合う必要がある。<br/>
		+	$mv^2/r = GmM/r^{2}$<br/>
		+	これより運動エネルギーは<br/>
		+	$E_k= mv^2/2 = GmM/2r$<br/>
		+	陽子からのクーロン力による電子のポテンシャルエネルギーは、無限遠を零とすると<br/>
		+	$E_p = ke^{2}/r$<br/>
		+	電子のエネルギーは、<br/>
		+	$E=E_k + E_p =\frac{-2ke^{2} + GmM}{2r} \qquad \qquad \qquad (1)<br/>
		+	上式の分子の諸定数の値を代入して計算すると、<br/>
		+	$ -2ke^{2} + GmM} = -4.6\times 10^{-28} + 1.04\times 10^{-67}\lt \lt 0$<br/>
		+	なので、電子の軌道半径が大きくなると、電子の持つエネルギーも大きくなることが分かる。<br/>

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 */

2018-03-23T16:55:46Z

　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点

←前の版		2018年3月23日 (金) 16:55時点における版
97 行:		97 行:
	===　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 ===		===　ラザフォードの惑星型原子モデルのもつ問題点 ===
	①　古典電磁気学によれば、<br/>		①　古典電磁気学によれば、<br/>
-	~~原子核の周りを公転する電子（負電荷）は絶えず電磁波を発生するのでエネルギーを失い、~~<br/>	+	原子核の周りを公転する電子（負電荷）は絶えず電磁波を発生する(注１参照)ので<br/>
-	~~軌道半径は小さくなって原子核に衝突してしまう。~~<br/>	+	エネルギーを失い(注２参照)、<br/>
-	~~②　次節で説明する光電効果を説明できない~~	+	軌道半径は小さくなって（注３)原子核に衝突してしまう。<br/>
		+	②　次節で説明する光電効果を説明できない。<br/>
		+	（☆☆注1)　電子を含む非常に小さい区間　$\delta I_{e}$ を考え、<br/>
		+	電子の電荷はこの区間に一様に分布していると考える。<br/>
		+	電子は原子核の周りを公転しているので、<br/>
		+	この微小区間は動く電流素片と考えられる。<br/>
		+	この電流素片の作る磁場は、ビオサバールの法則で定まる。<br/>
		+	この磁場は電流素片が動いて（原子核周りを回転して）いるため、<br/>
		+	変動磁場をつくる。<br/>
		+	すると、ファラデーの電磁誘導法則により、変動電場が生じ、<br/>
		+	これが変動磁場を生み出す（マクスウェル方程式から）。<br/>
		+	こうして、変動磁場、変動磁場が交互に生み出され電磁波が発生する。<br/>
		+	（注２）電磁波のエネルギーについては、<br/>
		+	本テキストの[[物理/電気と磁気#☆☆マクスウェル方程式\|「5.8　☆☆マクスウェル方程式]]中のポインティングベクトルを参照のこと。<br/>

Moderator: /* 　元素 */

2018-03-19T08:37:04Z

　元素

←前の版		2018年3月19日 (月) 08:37時点における版
74 行:		74 行:

	====　元素 ====		====　元素 ====
-	~~元素とは、化学的反応によってそれ以上簡単な成分に分解できない物質である。~~<br/>	+	元素とは、化学的にはそれ以上簡単な成分に分解できない物質である。<br/>
	正確には化学元素という。<br/>		正確には化学元素という。<br/>
	現在118種の元素が見つかっている。<br/>		現在118種の元素が見つかっている。<br/>
	物質はいくつかの元素の組合せから出来ている。<br/>		物質はいくつかの元素の組合せから出来ている。<br/>
	一つの元素は、その元素に対応する原子番号(原子のもつ陽子の数)の原子が結合したもの。<br/>		一つの元素は、その元素に対応する原子番号(原子のもつ陽子の数)の原子が結合したもの。<br/>
-	~~但し原子番号が同じでも中性子数が異なる同位元素も少量含まれることがある。~~<br/>	+	但し原子番号が同じでも中性子数が異なる原子（同位体あるいは同位元素)も少量含まれることがある。<br/>
	元素の違いは、それを作っている原子が異なることに起因する。<br/>		元素の違いは、それを作っている原子が異なることに起因する。<br/>
		+	===== 水素の同位体 =====
		+	*[[wikipedia_ja:水素の同位体 \|ウィキペディア(水素の同位体分)]]

	===　ラザフォードの惑星型原子モデル===		===　ラザフォードの惑星型原子モデル===

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデル */

2018-03-19T07:56:07Z

　ラザフォードの惑星型原子モデル

←前の版		2018年3月19日 (月) 07:56時点における版
86 行:		86 行:
	歴史的にはラザフォードの原子モデルが知られている。<br/>		歴史的にはラザフォードの原子モデルが知られている。<br/>
	ラザフォードは、<br/>		ラザフォードは、<br/>
-	~~原子核が太陽、~~<br/>	+	原子核が太陽にあたり、<br/>
	その周りをまわる電子が惑星、<br/>		その周りをまわる電子が惑星、<br/>
-	~~電子軌道が惑星の軌道にあたり~~<br/>	+	電子軌道が惑星の軌道に、<br/>
-	原子核(正電荷)と電子(負電荷)の間のクーロン力（引力)~~が万有引力に該当する~~<br/>	+	原子核(正電荷)と電子(負電荷)の間のクーロン力（引力)が万有引力<br/>
-	~~という原子モデルを提唱した。~~<br/>	+	に該当する、という原子モデルを提唱した。<br/>
	*[[wikipedia_ja:ラザフォードの原子模型\|ウィキペディア（ラザフォードの原子模型）]]		*[[wikipedia_ja:ラザフォードの原子模型\|ウィキペディア（ラザフォードの原子模型）]]

Moderator: /* 　ラザフォードの惑星型原子モデル */

2018-03-19T07:54:28Z

　ラザフォードの惑星型原子モデル

←前の版		2018年3月19日 (月) 07:54時点における版
86 行:		86 行:
	歴史的にはラザフォードの原子モデルが知られている。<br/>		歴史的にはラザフォードの原子モデルが知られている。<br/>
	ラザフォードは、<br/>		ラザフォードは、<br/>
-	~~太陽が原子核で、~~<br/>	+	原子核が太陽、<br/>
-	~~その周りをまわる惑星が電子で~~<br/>	+	その周りをまわる電子が惑星、<br/>
-	~~惑星の軌道が電子軌道にあたる~~<br/>	+	電子軌道が惑星の軌道にあたり<br/>
		+	原子核(正電荷)と電子(負電荷)の間のクーロン力（引力)が万有引力に該当する<br/>
	という原子モデルを提唱した。<br/>		という原子モデルを提唱した。<br/>
	*[[wikipedia_ja:ラザフォードの原子模型\|ウィキペディア（ラザフォードの原子模型）]]		*[[wikipedia_ja:ラザフォードの原子模型\|ウィキペディア（ラザフォードの原子模型）]]

Moderator: /* 「　6.1　物質は何からできているのだろうか_物質観」 */

2018-03-19T07:27:16Z

「　6.1　物質は何からできているのだろうか_物質観」

←前の版		2018年3月19日 (月) 07:27時点における版
97 行:		97 行:
	軌道半径は小さくなって原子核に衝突してしまう。<br/>		軌道半径は小さくなって原子核に衝突してしまう。<br/>
	②　次節で説明する光電効果を説明できない		②　次節で説明する光電効果を説明できない
-	~~====電子殻と価電子====~~
-	~~原子内の電子軌道を回る電子には<br/>~~
-	~~化学結合や[[wikipedia_ja:物性\|物性]]に深く関わるものと、ほとんど関係しないものがある。<br/>~~
-	~~化学結合や物性に関わる電子は'''価電子'''と呼ばれ、<br/>~~
-	~~通常、原子内の最外殻を回っている。~~
-	*[[wikipedia_ja:価電子\|ウィキペディア（価電子）]]

物理/物質は何からできているのだろうか 物質観 - 変更履歴

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