物理/原子と原子核・電子
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「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)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、光子)。 従って結晶中の電子の中で最もエネルギーの高い電子が、最も光子になりやすい。 すなわちこの電子が限界周波数$\nu_0$（光子を放出させる最低周波数)の光から、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子になる）。 $W\deltaeq h\nu_0$ は、もっとも光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。仕事関数と呼ばれる。 外部にでた光子のエネルギー（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 $)をうけて 発生する光子で最も大きなエネルギーを持つものは、障壁を超えるのにエネルギーを最も使わない光子である。 従ってこの光子は、$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
