物理/原子と原子核・電子

提供: Internet Web School

(版間での差分)
(「6.2 原子と原子核・電子 」)
(補足)
1 行: 1 行:
 +
= 「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。<br/>
 +
このテキストでは若干の補足をするにとどめる。<br/>
 +
[[wikibooks_ja:高等学校物理/物理II/原子と原子核 |高等学校物理/物理II/原子と原子核(ウィキブックス)]]
= 「6.2 原子と原子核・電子 」 =
= 「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。<br/>
この節は下記のウィキブックスで学習のこと。<br/>
12 行: 16 行:
=== 電子の比電荷の測定  ===
=== 電子の比電荷の測定  ===
=== 電荷の最小単位、電気素量の測定  ===
=== 電荷の最小単位、電気素量の測定  ===
-
==== 電子ボルト   ====
+
==== 電子ボルト====
電子に1ボルトの電圧をかけたとき、電子に与えられる運動エネルギーを、1電子ボルトという。<br/>
電子に1ボルトの電圧をかけたとき、電子に与えられる運動エネルギーを、1電子ボルトという。<br/>
電子ボルトというエネルギー単位を '''eV '''で表わす。<br/>
電子ボルトというエネルギー単位を '''eV '''で表わす。<br/>

2018年4月25日 (水) 09:55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)

「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

 電子の発見と電子の電荷と質量

 発見の端緒

原子はそれ以上分割できないと信じられていたが、1897年、トムソンは陰極線の特性を調べる過程で、原子に電子という粒子が含まれていると結論づけた。

 トムソンの実験 

 電子の比電荷の測定

 電荷の最小単位、電気素量の測定

 電子ボルト

電子に1ボルトの電圧をかけたとき、電子に与えられる運動エネルギーを、1電子ボルトという。
電子ボルトというエネルギー単位を eV で表わす。
$1eV = 1.60 \times 10^{-19}J$

 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(光電子という)。
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。

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)。
$W\triangleq h\nu_0$ 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。

振動数$\nu (\geq \nu_0)$の光を受けて外部にでる光電子のエネルギー(運動エネルギー)は、
光子から受け取ったエネルギー$h\nu$から、障壁を超えるために使ったエネルギー($\geq W$,各電子によって異なる)を引いた値になる。
この時光電子の中の最大のエネルギーは$h\nu - W$である。
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
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

原子核と素粒子

原子核

原子核の構造
素粒子
核力
原子核の崩壊と放射線
個人用ツール