構造物理化学演習 (20160530) M: 以下は宮本のコメント
14s3001: 
今回のように前に書かれた答えと値が違っていても途中式が正しければ丸をつけていいのですか? M: 未だにこんな事でオタオタして, 自分で判断できない人がいるとは, 驚きを通り越してあきれます.

14s3002: 
光の速度などの定数を, 式で計算するのに使用する際, 数値をできるだけ多く取ると数値が正確になると言っていましたが, どのケタまで数値を取るかは個人の主観で大丈夫なのでしょうか. M: 大丈夫か大丈夫じゃないかの判断基準は何か? // 有効数字を理解していないようだ.

14s3003: 
グラフを作る際に, 同じグラフを作るとしても, 下の図1,2 [図は省略] のように軸の縦横比を変えることによって, 見ため上様々な線形をしたグラフを作ることができるのですが, この時グラフはどちらもよいグラフなのですか? それとも何か決まりがありますか? M: 決まりを暗記して済むのであれば, 自分で判断しなくていいので, 責任を他人に転嫁できていいですね :-p // 作図する本人が, 何の目的で何を示したくてその図を描くのでしょうか?

14s3005: 
[4行分削除あり]思いつきで, 質点に電子を当てはめてみようとしたのですが, そういえば電子の質量は「静止質量」として書かれることが多いと思います. 動いていると, 電子の質量は大きく変わってしまうのでしょうか. プロトンも, 「静止質量」がよく書かれていますが, 回転しているモデルに, これらの値をあてはめてよいのでしょうか. M: (特殊) 相対論を勉強してみればいいのでは? // 良し悪しの判断基準は何か?

14s3006: 
今回の問題で二原子分子を剛体回転子と近似して解く問題がありましたが, 多原子分子では, 対称性などを利用して近似するのでしょうか. M: 教科書 13 章や参考書を読めばいいのでは?

14s3007: 
調和振動子のエネルギーは $ \DS \left( \frac{p^2}{2 \mu} \right) + \left( \frac{k x^2}{2} \right)$ の形で書けるので, エネルギーが 0 の値をとるためには, $ p$ と $ x$, $ \DS \hat{p}^2$ と $ \DS \hat{x}^2$ の期待値が同時に 0 にならなければならない. これは, 不確定性原理に反することになってしまうとあるのですが, つまりはエネルギーは 0 になることができないということですか? M: 教科書のその数行上や参考書をよく読めばいいのでは?

14s3008: 
換算質量は三原子分子以上の多原子分子になっても定義は変わらず適用できるのですか? M: 三原子以上になると, 幾何学的な構造も振動モードも一意に決まらないのに, なぜそのように予想されるのでしょうか? // 教科書 13 章や参考書をよく読めばいいのでは?

14s3009: 
教科書にのっている定数の値は, 測定した結果得られたものか, それとも計算から導かれたものか. // 教科書にのっている定数はどれぐらい信頼性があるのか. M: どの定数の話か? 自分で調べてみればいいのでは?

14s3010: 
二原子分子の結合長や力の定数について結合の強さなどで大きくずれたりすることはあるだろうか. M: 何と比べてのズレの話か?

14s3011: 
有効数字についての意見が出ていましたが, 基本的に問題文で与えられたケタ数を守るべきなのでしょうか. M: 「べき」論ですか. 当該の問題では, 有効数字が重要な位置を占めているのでしょうか? 有効数字を誤ると, 理解に齟齬が生じるのでしょうか?? // そこでは何が重要で, また出題者はどの程度有効数字に配慮しているでしょうか??

14s3012: 
5‐5 節で調和振動子モデルでは隣接準位間にだけ遷移が許容されるので選択律 $ \Delta v = \pm 1$ が出てくるとあり, 13 章で証明していましたが, 選択律があることは物理的にどのような影響があるのですか? M: ボーアの振動数条件だけでは決まらない.

14s3013: 
零点エネルギーは, 0 にならないのになぜ零点エネルギーと呼ばれているのでしょうか. M: その状態では, 何が零なのでしょうか?

14s3015: 
光の強度とは何なのでしょうか. M: 使われる場面によって異なると思われる. 正確な言葉遣いは調べてもらうとして, 波動現象としては, 波の振幅または振幅の二乗が波の (いわゆる) 強度と関係づけられている. 物理学の基礎を復習してください.

14s3016+: 
二原子分子は振動も回転も同時にしているので, 正しい運動を調和振動子の性質と剛体回転子の性質とで区別せずに, 一度のあらわすことはできるのか. M: もちろん現実は厳密には分離できないが, われわれは現象をシンプルなものに分割して理解しようとするのが普通である. これはある種の近似である (ボルン-オッペンハイマー近似もそのひとつ). 近似の精度を高めるために, 分離された者同士のカップリングを考えることは, もちろんありうる. しかし一般には, わざわざ問題を複雑にして理解困難にする必要性を感じないのだが, なぜあえて複雑にしようとするのか? // 化学の基礎II(G) の教科書 (ベーシック物理化学, 6 章) や参考書参照.

14s3017: 
p.182 表5.1 について, 基本振動数, 力の定数を導く方法は示されていますが, 結合長はどのように導くことができるのですか. M: 本気ですか? 物理学の基礎を復習する必要があるか? // (5.45) 式をよく見て考えればいいのでは?

14s3018: 
H$ _2$ 分子と D$ _2$ 分子において, 力の定数は少ししか差がないのに対し, 基本振動数の値が大きく離れているのはなぜか. M: 本気ですか? 物理学の基礎を復習する必要があるか? // (5.28) or (5.29) 式をよく見て考えればいいのでは?

14s3020: 
5-33 について, $ \mu$ や $ r$ の値に幅があった場合 (ここでは $ \DS \mu = 10^{-25} \sim 10^{-26}$) 解答 $ \mu$ の[原文ママ]値を使う, となった時, どのような値を用いればいいのでしょうか? M: 別に, 好きにすればいいのでは?

14s3021: 
5-33 の問題を解くとき図1.11 を参照して解いたのですが, その図ではマイクロ波を求めることができましたが, 遠赤外線を求めることができなかったのですが どのような図を参照すればよかったでしょうか? M: 別に, 普通の図でいいでしょ. // 教科書や参考書に類似の図はいくらでもあるだろうに, どうしてそれらを見ないのだろうか? または, 遠赤外が何かは, 常識では?

14s3022: 
5-21 の問題を問く[原文ママ]とどのようなことがいえるのですか. M: 別に, 普通にいろいろ言えるでしょ.

14s3023: 
教科書 p.181 の換算質量 $ \mu$ の計算で, 単位として amu を用いていましたが, 調べると amu という単位よりも u という単位を使う, とでてきました. 教科書はなぜ前者を使っているのでしょうか. M: 別に, 大学以上のレベルでは, 教科書検定などありませんから :-p // 原子単位の au というのも全く推奨できませんネ. 実験の手引きの付録参照(!)

14s3024: 
換算質量で出てきた amu 単位は 1 モルあたりの質量 (g/mol) と同じ意味ですか. それとも別のものですか. M: 自分でどれだけ真剣に調べたのでしょうか? 調べれば別物だとすぐにわかるはずなのに.

14s3025: 
量子力学的調和振動子と古典的の場合とでは零点エネルギーにどれくらいの差が生じているのですか? M: 自分で求めてみればいいのでは?

14s3026: 
今日の講義で有効数字について議論しましたが実際に計算するさいどの程度の桁で計算をして有効数字に合わせればいいのでしょうか. M: 本気ですか? 有効数字について理解していないようですネ.

14s3027: 
平衡状態を考えれば, 剛体回転子の振動を小さいと考えて結合長が固定されている, と考えられるのはわかりますが, 高温などの条件下で近似できないと判断された場合, 振動と回転ではどちらの方が強く影響を及すのでしょうか. M: ``剛体回転子の振動'' とは, 何か? 全く理解していない様子が見られます. // 場合によるのではないか? 一義的に決まっていると考える根拠は?

14s3028: 
縮退度についてイメージがもてないのですが, どのような意味があるのですか. M: 縮退度は縮退度です. 言葉の意味が分からないなら, 辞書を見たり, 参考書をよく読めばいいのでは?

14s3029: 
双極子モーメントの変化のない分子はどうして赤外光を吸収しないのですか. M: 調和振動子の選択律について, 教科書 13.13 節や参考書を読めばいいのでは?

14s3030: 
スペクトルを実験で求めたいとき分子を絶対零度にすれば分子は振動も, 回転もしないので, 式で求めた値どおりの数値が得られますか. M: その式って何ですか? // 式に近似は全くないのか? どうやって絶対零度を実現するのか?

14s3031: 
二原子分子を剛体回転子と近似して求めているということは振動よりも回転の方がスペクトルへの寄与が大きいということなのでしょうか. M: 意味不明. 何の寄与の話をしているのか? どうして 振動＜回転 ということになるのか??

14s3032: 
今回元素の質量を扱う問題がありましたが, マッカーリ&サイモン の教科書に原子量の表がのっていないので別の教科書の原子量を使用したのですが, 使用した教科書の名前等を書いた方が良いでしょうか. M: 引用・参照のルールを知らないのか? // 原子量は, 教科書によって異なるものなのか?

14s3033: 
剛体回転子に関する選択律によれば, 遷移は隣接した準位間でのみ許される, と教科書にありますが なぜなのでしょうか. M: 剛体回転子の選択律について, 教科書 13.12 節や参考書を読めばいいのでは?

14s3034: 
換算質量 $ \mu$ を出すときに用いた $ \DS 1.66\dots \times 10^{-27}$    kg amu$ ^{-1}$ は, どのような導出から出た値ですか? M: amu (原子質量単位, atomic mass unit) について調べたり, 教科書表紙裏の基礎物理定数の表を見たりすればいいのでは?

14s3035: 
表5.3 などに示されている波動関数は既知の事実として用いてよいものなのでしょうか. それとも改めて式 (5.35) より求めてから用いるべきものなのでしょうか. M: まだこんな ``べき'' 論にこだわる人がいるとは, 驚きを通り越して... (以下省略). 14s3011 のコメント後半参照

14s3036: 
真空中の光速は定義として決められているとおっしゃっていましたが, 今, この演習で用いている値で他に定義された値はありますか. また, それはどのように定義されたのですか. M: 自分で調べてみたりしないのでしょうか?

14s3037: 
5-22 の問題で平均二乗変位を計算した結果, 平衡結合比長[原文ママ]よりも極めて小さい値となったのですがこれは何を意味するのでしょうか. M: 教科書や参考書を読んで, 自分で考えてみればいいのでは?

14s3039: 
換算質量が単なる 2 原子の足し算じゃないのはなぜですか. M: 物理学の基礎を復習する必要があるのか? // 5-29 の結果をよく考えてみればいいのでは?

14s3040: 
5-33 の問題で, 下巻の答えには, 回転定数まで求めていたが, 遷移振動数を求めるだけで二原子分子の回転遷移がスペクトルのマイクロ波あるいは遠赤外線領域で起こることが証明できると思ったのですが $ B$ を求める必要があったのでしょうか? M: なぜ演習の時間に議論しなかったのでしょうか? 解答は一つの方法しか許されないのか? ところで ``証明'' が必要だったっけか?

14s3041: 
5-13 で H79Br の力の定数を求めましたが, この力は H 原子と Br 原子どちらにもはたらいているのですか. それともどちらかの原子が静止しているとみなし, もう一方の原子にかかる力なのでしょうか. M: 物理学の基礎を復習する必要がある? // 座標系の取り方とか, 作用反作用とかと言ってみるテスト

14s3043: 
今回のように, 解答が間違っているかもしれない場合, 自分たちの答案の正解か不正確かどう判断すればいいのですか? 仮に 40 人全員が同じ答案でも, 全員が同じミスをしている可能性もあると思います. M: 採点の基準は何度も示しているのに, 相変わらずこんなことでは困りますネ. 一分一秒でも早く, 勉強方法を改善するべきです.

14s3044: 
換算質量を算出する際に原子質量単位を用いるのはなぜですか? M: 本気ですか? // 別に使いたくなければ使わなくてもよい. 使わずにやってみればいいのでは?

14s3045: 
換算質量を求める時, モル質量 □ kg amu$ ^{-1}$ として求めていましたが, この「amu」とはどういう意味なのでしょうか? また, 盛る質量 □ g/mol を使用しても換算質量は求められるのにどうして □ kg/amu を使用しているのですか? M: 激しく勘違いの予感. 14s3034 など参照

13s3010: 
5-13 で模範解答の有効数字が 3 ケタでしたが, $ c$ の値も赤外線スペクトルの値も 4 ケタ以上で計算できるので 4 ケタにはならないのですか? M: 激しく勘違いの予感. ``模範解答'' など, 示されていない. なぜ演習の時間に議論しなかったのか?

13s3025: 
なぜ UV は目に見えないのか. エネルギーが高いなら視細胞くらい活性化できそうなのだが. M: ボーアの振動数条件をいまだに理解していないのには驚かされます.

13s3027: 
剛体回転子モデルで, 万有引力などの力で原子がひずんだりすることを考えないのはなぜか. M: 分子レベルで, 万有引力の大きさがどの程度なのか, 計算してみればいいのでは?

13s3028: 
例えば $ \DS \int A^2 \,\d x$ があったとして, 次元が $ \DS x^2 ~$kg. その他モーメントは, N・m. 次元が違うのにモーメントという名前がつくのはなぜですか? M: 名付けた人に聞けばいいのでは? :-p // 20160502 の 14s3009 参照

13s3030: 
問題5-12 に出てくる $ \DS \tilde{x}$ とは何を意味しているのでしょうか. M: 見たまんまだと思うのですが, 何がわからないのでしょうか? // モースポテンシャル中にある振動子は, 調和振動子とどういう関係にあり, どのようにして理解したらよいだろうか? 教科書 p.177, p.181 などの前後や参考書をよく読んで考えればいいのでは?

13s3042: 
二原子を剛体と近似して運動エネルギーを求めたが, 実際の二原子は[原文ママ]剛体ではないので, さらに正確に計算するには, 他にどのような要素を考える必要があるのか. M: 教科書 p.193 や参考書をよく読めばいいのでは?

12s3011: 
根平均二乗変位と平衡結合長にはどのような関係があるのか. M: まずはそれぞれの意味をしっかりと理解する必要がある. 次に考えているモデルをよくよく吟味する. 話はそれから.

12s3022: 
エルミート演算子やエルミート多項式などの「エルミート」とは どんなような意味ですか? M: 少しは教科書や参考書や辞書を調べたのだろうか? // 形容詞形であっても Hermitian と大文字で始まる単語であることに注意.

12s3024: 
教科書の表5.1 の値は計算値と実測値のどちらですか? M: 著者に聞けばいいのでは? // どのレベルでの計算を想定しているのだろうか? 教科書 p.181 などもよく読めばいいのでは?

12s3029: 
教科書 190 ページの一番下の行で「二分子原子[原文ママ]の慣性モーメントは $ \DS 10^{-45}$ から $ \DS 10^{-46} ~$kg m$ ^2$ に落ち着く」となっているのが, 191 ページの一行目で式 (5.60) に代入する際, $ \DS I = 5 \times 10^{-46} ~$kg m$ ^2$ と, 5 がかけられているのは なぜですか? M: 本気ですか? // あなたなら代表値としていくつを採用しますか? 仮数部の値にどんな意味がありますか? 5 倍することで, 論理破綻しますか?


rmiya, 2016-06-17