物理/原子と原子核・電子
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=== 光電効果と仕事関数への補足 === | === 光電効果と仕事関数への補足 === | ||
| - | ==== 金属(結晶) | + | ==== 金属(結晶)中の自由電子は結晶表面から外部に出られないよう、ポテンシャル(電位)障壁で拘束されている。==== |
| - | 物質中の電子は原子核からの引力で束縛され、通常は外部に飛び出せない。 | + | 物質中の電子は原子核からの引力で束縛され、通常は外部に飛び出せない。<br/> |
| - | 外に出るには、この束縛を切るためのエネルギーが必要。 | + | 外に出るには、この束縛を切るためのエネルギーが必要。<br/> |
| - | 物質中の電子は熱運動というランダム運動をしていて、 | + | 物質中の電子は熱運動というランダム運動をしていて、<br/> |
| - | 各電子のエネルギー(運動エネルギー＋電気的ポテンシャルエネルギー) | + | 各電子のエネルギー(運動エネルギー＋電気的ポテンシャルエネルギー)はいろいろな値をとる。<br/> |
| - | + | そのエネルギーが、ある値より大きくなる(＝ポテンシャル障壁を超える）と、外部に飛び出る（光電子)。<br/> | |
| - | + | 従って結晶中の電子の中で最もエネルギーの高い電子（自由電子の一つ)が、最も光電子になりやすい。<br/> | |
| - | + | *[[File:GENPHY00010602-01.jpg|right|frame|図 仕事関数と光電子の最大運動エネルギー]] | |
| - | $W\deltaeq h\nu_0$ | + | すなわちこの電子が'''限界周波数'''$\nu_0$（光電子を放出させる最低周波数)の光(光子)にあたると<br/> |
| - | + | そのエネルギー全て($E=h\nu_0$)を吸収して最初に外部にでる（運動エネルギーはゼロの光電子になる）。<br/> | |
| - | 限界周波数より大きい周波数$\nu$ の光(エネルギー$h\nu $) | + | $W\deltaeq h\nu_0$ は、もっとも光電子になりやすい電子が、外部に出るのに消費するエネルギーである。<br/> |
| - | + | この値 Wは'''仕事関数'''と呼ばれる。<br/> | |
| + | 外部にでた光電子のエネルギー（運動エネルギー)は、障壁を超えるために使ったエネルギー（$\leq W$,各電子によって異なる)だけ小さくなる。<br/> | ||
| + | 限界周波数より大きい周波数$\nu$ の光(エネルギー$h\nu $)をうけて発生する光電子のなかで<br/> | ||
| + | 最も大きな（運動)エネルギーを持つものは、障壁を超えるのにエネルギーを最も使わない光子である。<br/> | ||
従ってこの光子は、$h\nu - W$ の運動エネルギーを持つ。 | 従ってこの光子は、$h\nu - W$ の運動エネルギーを持つ。 | ||
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2018年3月26日 (月) 15:33時点における版
目次 |
「6.2 原子と原子核・電子 」
この節は下記のウィキブックスで学習のこと。
このテキストでは若干の補足をするにとどめる。
高等学校物理/物理II/原子と原子核（ウィキブックス）
補足
RT
電子の発見と電子の電荷と質量
電子ボルト
光電効果と仕事関数への補足
金属(結晶)中の自由電子は結晶表面から外部に出られないよう、ポテンシャル(電位)障壁で拘束されている。
物質中の電子は原子核からの引力で束縛され、通常は外部に飛び出せない。
外に出るには、この束縛を切るためのエネルギーが必要。
物質中の電子は熱運動というランダム運動をしていて、
各電子のエネルギー(運動エネルギー＋電気的ポテンシャルエネルギー)はいろいろな値をとる。
そのエネルギーが、ある値より大きくなる(＝ポテンシャル障壁を超える）と、外部に飛び出る（光電子)。
従って結晶中の電子の中で最もエネルギーの高い電子（自由電子の一つ)が、最も光電子になりやすい。
- ファイル:GENPHY00010602-01.jpg図 仕事関数と光電子の最大運動エネルギー
すなわちこの電子が限界周波数$\nu_0$（光電子を放出させる最低周波数)の光(光子)にあたると
そのエネルギー全て($E=h\nu_0$)を吸収して最初に外部にでる（運動エネルギーはゼロの光電子になる）。
$W\deltaeq h\nu_0$ は、もっとも光電子になりやすい電子が、外部に出るのに消費するエネルギーである。
この値 Wは仕事関数と呼ばれる。
外部にでた光電子のエネルギー（運動エネルギー)は、障壁を超えるために使ったエネルギー（$\leq W$,各電子によって異なる)だけ小さくなる。
限界周波数より大きい周波数$\nu$ の光(エネルギー$h\nu $)をうけて発生する光電子のなかで
最も大きな（運動)エネルギーを持つものは、障壁を超えるのにエネルギーを最も使わない光子である。
従ってこの光子は、$h\nu - W$ の運動エネルギーを持つ。
電子と光の粒子性と波動性
光の二重性
- ウィキペディア（光） の、2.1 光の波動性 、2.2 光の粒子性 、2.3 粒子説と波動説 を参照のこと
電子と光の粒子と波動の二重性
Ｘ線
結晶によるＸ線の反射
Ｘ線を波だと仮定すると、結晶は原子が格子状に規則的にならぶので、Ｘ線を結晶にあてて反射させると、回折格子として働くことが予想される。ブラッグは反射されたＸ線が強めあう条件を求め、実験でＸ線が波動であることを確かめた。
$ 2d\sin\theta=n\lambda $ はブラッグ反射の条件という。
Ｘ線の波長とｄはほぼ等しいので、このブラッグ反射条件を用いて、結晶面間の距離ｄを正確に測定でき、結晶構造や原子の構造をしらべることが出来る。
水素原子のボーア模型
量子力学について
電子の干渉、波動関数、不確定性原理
