qa20181016c

構造物理化学I (20181016) M: 以下は宮本のコメント

18s2001:: いつも表や図などを用いたわかりやすい講義をありがとうございます. 古典物理学的な光は波で, 19 世紀末の「光は粒子でもあり波でもある」とアインシュタインが提唱しましたが, 光を図で示すことはできないのでしょうか? M: 別に. 教科書や参考書を調べたり, 自分で工夫すればいいのでは?
18s2002:: X 線が粒子としての性質をもつなら, コンプトン効果で電子と衝突すると, その前後で粒子の速さが遅くなってしまうように思うのですが, 変わらないのですか? 反発などは考慮しないのですか? M: 物理学の基礎を復習する必要があるのでは? // 弾性衝突なら, 保存されるのはエネルギーと運動量であり, 速度ではない.
18s2003:: 黒体輻射と光電効果の定数が同じことにはどんな意味があるのですか? M: 17s2010 参照
18s2004:: 電子が放出されるときの運動エネルギーは紫外線の強度によるが, 紫外線以外の種類の光でも電子の運動エネルギーが影響されて光電効果がおこるのか? M: 勘違いの予感. // 紫外光と紫外光以外の光や電磁波とは何が違うのか?
18s2005:: 光が粒子の性質と波の性質を両方持ち合わせていて, それは普通では中々考えにくい事だが, 量子論を使えばそれもすぐ納得のつくことになるのか. M: 納得は各個人がすることなので, 私がどうこう言えるものではない.
18s2006:: 光の振動数の変化を人は自分の目で確認することは可能なのですか? M: 本気か? // 色とは何か?
18s2008:: 金属によって, しきい振動数が変わりますが, その金属に周期表に基づくような関係性はありますか. M: あるかどうか, 自分で調べて考えてみるのも面白いのでは? // 読書感想文(仮) のネタ?
18s2009:: 新たに発見された定数はどのようにして認められていくのか? M: 別に. 普通の科学理論なんかと同じでしょ?
18s2010:: そもそも光が粒子という考えがどこから生まれたか? M: 科学史を勉強すればいいのでは? 読書感想文(仮) のネタ?
18s2011:: 光電効果ではある振動数以下の光をいくらあてつづけても電子は飛び出さないのはなぜですか? // 低い振動数でも光子が何度も電子に吸収されればいずれ電子には $\phi$ をこえるエネルギーがたまると思うのですが...... M: 17s2034 参照 // 思うのは勝手だが, 一つの電子に何度も光子が衝突する確率は?
18s2012:: その金属のしきい振動数以下の振動数の光を照射しても光電効果はおこらないが, その場合照射した光子が持っていたエネルギーはどこへいったのか? M: 17s2021 参照
18s2013:: 金属のしきい振動 $\DS \nu_0$ の大小は, どのような性質をもつ金属が小さい傾向, 大きい傾向なのか? // 場合によって光を波, 粒子と都合に合わせて解釈しているように感じるが, どうですか? M: 教科書 p.11 や参考書をよく読めばわかるのでは? // あなたが何を感じているか, 他人には判定できないので, 是非もない.
18s2014:: 光がコンプトン効果で物体であることが証明できたのは, 実験と理論値の一致からでしょうか. M: それは数学的意味での ``証明'' ではない. // 勘違いの予感. 光は物質でもない.
18s2015:: 電磁波や光が波としての性質をもちながら粒子として考えなければ実験結果がなりたたないとありましたが, 他にも本来の性質と実験結果がなりたたない事例はありますか? M: 言葉づかいが変. 実験結果は事実なので成りたたないはずがない. // 読書感想文(仮) のネタ?
18s2016:: 以前から様々な文献で「光は粒子と波の両方の性質を持つ」と識っていましたが, その境界はどこなのでしょうか? 観測方法によって粒子と波の一方の性質があらわれるのでしょうか? それとも, 常に両方の性質が同時にあらわれているのでしょうか? M: 週の半分, 例えば月火水は波, 木金土は粒子としてふるまい, 日曜日は休み. :-p
18s2017:: 光の粒子性と波動性が同時に表れることはありますか? M: 本気か? 直進と回折が同時に起こるとは? :-p
18s2018:: 黒体輻射・光電効果で共通の定数が使われたことで量子仮説の確実性はどれ程向上したのですか? M: 仮説の確実性をどうやって測るのか?
18s2019:: X 線は波として時には粒子として捉えるように他の物質に対しても様々な見方をすることが新発見につながると考えますか? M: 教科書 1.6, 1.7 節や参考書を読めば分かるのでは?
18s2020:: 光電効果の逆 (金属表面から電子を引き抜くと, 金属表面が光を吸収する) について述べられていないのは何故ですか? 可能なように思えるのですが. M: 思うのは勝手だが, 可能なのか? // 金属表面は光を吸引するか?
18s2021:: プランク定数とはなんですか? M: 本気か? // 言葉の意味が分からなければ, 辞書を見ればいいのでは?
18s2023:: 目に見えない電子の運動エネルギーを求めるために, 質量や速度はどう測定できたのか. M: 色々なやり方があるだろう. // 読書感想文(仮) のネタ?
18s2024:: コンプトン効果で, X 線を電子にぶつけたが, X 線以外の電磁波をぶつけては成り立たないのか. M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // コンプトン効果の式を吟味すれば自明では?
18s2025:: 金属の種類によってしきい振動数は違いますが, それはなぜなのでしょうか. M: 18s2013 の前半参照
18s2026:: プランク定数が黒体輻射と光電効果の値と同一であるという事実がありましたが, それによって巻き起こった議論などについて授業内で触れることはありますか? ないのならば気になるので調べてみようと思います. M: 触れる触れないに関わらず, 自分で調べてみればいいのでは?
18s2027:: なぜ昔の研究者は光を波か粒子かはっきりさせようと思ったのでしょうか? 二面性があってもいいと最初から考えないのはどうしてでしょうか? M: 本気か? まったく異なる性質を同時に併せ持つものって, 他に全く存在しないし, 古典物理学的には説明できないモノなのだが?
18s2028:: 金属板に光を当てて電子が放出されるということは金属原子から電子が放出されたということですか? また, そうだとしたら, その原子はどうなりますか? M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // 金属は, どうやってできているのか?
18s2029:: 電子の運動エネルギーと光の振動数とは直線関係があるとあり, これは比例ではないと言っていましたがどういう事ですか? M: 本気か? 比例とは? // 光電効果の式を見て考えればいいのでは?
18s2030:: コンプトン効果において電子に当てるのを X 線ではなく紫外線にすると, 電子は動くのか? M: 18s2024 参照
18s2032:: 黒体輻射と光電効果は別々なものなのに, なぜ同じ定数が出てくるのでしょうか? 本当に偶然ですか? M: 17s2010 参照
18s2033+:: 輻射は黒体でなく他の物質なら輻射の強度と振動数のグラフは変化するのですか. どうして黒体という理想的な物体を考える必要があるのですか? M: 教科書 p.5 や参考書をよく読めばいいのでは? // 現実の様々な物質の特徴を, 全体的な概要としては理想的な物体で記述し, 個別の特徴は理想的な物体からのズレとしてとらえるため. 例えば「理想気体・実在気体 (van der Waals の式)」も同様な関係.
18s2034:: 同族元素のスペクトルには, 規則性はあるのか. M: 私は知りません. 調べて分かったら, 教えてくださいネ.
18s2035:: 「光速は常に一定で変化しない」という特徴は「光は波, 粒子両方の性質をもつ」ことと関係があるのでしょうか? M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // 波と粒子の両方の性質をもつものは, 光だけか?
18s2036:: 金属の種類によって, しきい振動数が異なるとありましたが, 金属のどの性質がそれに影響を与えているのですか? M: 18s2013 参照
18s2037:: どうやって光の振動数を変えるのですか? M: そりゃ, 色々な方法があるでしょう. 物理学の基礎を復習すればいいのでは?
18s2038:: 理科の授業で見た光?レーザー?のようなものを当てて物体の表面温度を測る装置はウィーンの変位法則に関わっているのですか? M: 私はその装置を知らないので, 何とも言えない.
18s2039:: 全く別の, 黒体輻射と光電効果の式に共通の定数 [〇囲みの代わりにカッコ] がありますが, われわれが勝手に違う現象だと決めつけているだけであって, 実はその 2 つの現象にはまだ発見されていない, 共通点が含まれている可能性は 0 ではないのでしょうか? M: 17s2010 参照.
18s2040:: 黒体輻射と光電効果に共通の定数があるのと同じように, 全く異なる現象で共通の定数がでてくる例は他にもありますか? M: 自分で色々と調べて探せばいいのでは?
18s2041:: 光電効果で, 光の強度は放出電子数と関係し, 運動エネルギーは振動数と関係しているとあったがなぜこの組み合わせなのか. M: ``光とは何か'' と, 光電効果の式を理解していないようで, 残念.
18s2042:: 全く違う 2 つの実験に同じようにプランク定数が出てきたのはなぜか? M: 17s2010 参照
18s2043:: なぜ光は電場と磁場でできていると考えたのか. M: 物理学の基礎を復習する必要があるのでは? // ヘルツの実験と言ってみるテスト
18s2044:: 今回の講義で別々の事象でプランク定数が使われるということが分かりましたが, なぜプランク定数だと分かったのですか. もし同じ数値が計算で出たのであればそれは定数として使うことができるのでしょうか. M: 勘違いの予感. // その実験における変数は何か? 変数じゃなければ定数でしょ? // あらかじめプランク定数というものがあって, 黒体輻射や光電効果の結果から得られた定数がそれに一致した, のではない. 共通の定数を (後に) プランク定数と呼ぶようになった.
18s2045:: 本来なら運動エネルギーは $\DS \frac{1}{2} m c^2$ で表現されるべきところを $\DS m c^2$ で表現しているのか? そこが例外だとして科学的に問題はないのか? M: 激しく勘違いの予感. 物理学の基礎を復習する必要があるのでは? // 電子は光速度で運動しない (できない) し, $\DS m c^2$ は運動エネルギーじゃない.
18s2046:: アインシュタインの光量子仮説は仮説にも関わらず, レイリー・ジーンズのような古典物理学に基づいた式が出されなかったのはどうしてなのか? M: 意味不明. 何を聞いているのか??
18s2048:: 『しきい振動数 $\DS \nu_0$ 以下の振動数では, その輻射がどんな強度でも電子は放出されない』とありましたが, どんな強度でも, とはどこまで実験した上で言えるのでしょうか. M: 実験した人に聞けばいいのでは? :-p
18s2049:: 金属に紫外線を照射した際の実験結果について「即時に電子が放出される」とありますが, 電子が放出されるまでの時間をわざわざ明記する理由は何ですか? M: 本気か? // 重要だから.
18s2050:: 黒体輻射と光電効果において同じ量子化の定数が出てきて, それと線スペクトルが関係しているということはどうやって分かったのか. M: 読書感想文(仮) のネタか?
18s2051:: 前回, プランクの分布式の話をしたとき, 振動数を用いた式 (1.2) を出していましたが, 何故波長 $\lambda$ を用いた式は出さなかったのですか? // 金属表面に特有なしきい値 $\DS \nu_0$ は, 温度に左右されるようなものですか? M: 両者は本質的に違うものなのか? // 18s2013 の前半参照
18s2052:: どうして世の中の物理現象が人間が発明したはずの数学を用い, 数式で説明できてしまうのですか? M: 一部に勘違いの予感. 数学は人間が ``発明'' したものなのか? それとも ``発見'' したものか?
18s2053:: 金属固有の仕事関数 $\phi$ が孤立原子の場合のイオン化エネルギーに相当するとありましたが, 単体としての金属と孤立原子としての金属とで各原子間の相互作用などによりイオン化エネルギーに差は生じないのでしょうか? // 金属は光電効果が起こる際電子を放出するかわりに光子からエネルギーを得るのであれば, 化学反応の際, 金属に光を当てることで高エネルギーの反応性の高い状態にできるのではないでしょうか? M: 何と何との差の話か? // 光化学と言ってみるテスト
17s2004:: 光を粒子と考えると空気中の他の粒子とぶつかったときエネルギーを失うと考えましたが, 光速は一定なのは, 波と粒子の特徴を光が持つことに関係があるのか. M: 考えるのは勝手だが, 本当にエネルギーを失うのか? // エネルギーを失うことと, 光速一定が, 光の粒子性や波動性と何の関係があるのか?
17s2007:: 光を照射すると即時に電子が放出されるとありましたが, 磁気の中で光を照射した場合にはどういった変化が起こると考えられるのでしょうか. M: あなたは, どう考えたのか? なぜ, そうなると考えたのか? // この現象に対する磁気の影響は何か?
17s2010:: 黒体輻射と光電効果の式のそれぞれに共通の定数があったということは, この 2 式には何か関係があるのですか. M: 全く異なる種類の物理的現象だと言った, それが共通の定数を含むという, その不思議さ, 神秘性, そしてそれが自然の摂理であることが理解されていなくて残念.
17s2014:: 使用している参考書では, 紫外線ではなく電磁波を金属板に照射し, 電子が飛び出す現象を光電効果とよんでいるが, 電磁波は紫外線以外にも赤外線, 可視光線もふくまれる. 赤外線, 可視光線を照射しても, 実験結果は紫外線の時と同じなのか. 実験結果は波長とは関係ないのか. M: 全然理解されていないようで残念. 講義で説明した (または, 参考書記載の) 光電効果の実験結果について, よく考えればいいのでは?
17s2019:: 黒体輻射と光電効果に共通の定数としてが式中に表われることに必然性はありますか? M: 17s2010 参照
17s2020:: 光は粒子でもあるが, 強い光などでは, ある一定の範囲内にある粒子の密度が高いということですか. M: 自分で判断できないのはナゼか?
17s2021:: しきい振動数以下の光が照射された場合, エネルギーは原子が振動するのに使われるのか? M: 教科書 15.1 節や参考書をよく読んで考えればいいのでは?
17s2022:: プランク定数の次元はエネルギー $\times$ 時間または運動量 $\times$ 長さをもち, 作用量の次元と同じであると調べたらでてきた. 作用量の次元のような〇〇の次元は他にもあるのか? M: 本気か? 自分で ``次元はエネルギー $\times$ 時間'' と言ってるのに??
17s2025:: 振動子のエネルギーはとびとびの値であり, 振動数の整数倍に比例しなければいけないとプランクが仮定したが現在証明されているのでしょうか. M: ``証明'' が, 数学的な意味での証明であれば, そもそもそれは可能だろうか? // 量子論が現代物理学の核になっているという事実をどう考えればいいか?
17s2026:: 光子のエネルギーは $\DS E = h \nu = \frac{h c}{\lambda}$ で求められるが, この式は光子の質量を考慮していないように思える. 光子のエネルギーは光子自身の質量に依存しないのですか. M: 本気か? 物理学の基礎を復習する必要があるのでは?
17s2028:: 光は「粒子でもあり, 波でもある物質」と捉えるべきか? また, 「粒子でも波でもない物質」と捉えるべきか? どちらが正しいのか? M: どちらも誤り. // 引用は正確に. :-)
17s2034:: しきい振動数以下の振動数では電子が放出されないのはなぜですか? M: 光量子仮説, 光電効果の式 $E = h \nu - \phi$ を理解していない?
17s2037:: プランク定数などの定数はどのようにして確定するのでしょうか. 実験事実から導き出すのなら誤差が生じているので正確でない気がします. M: 自分で調べてみればいかかが? // 読書感想文(仮) のネタか?
17s2039:: プランク定数が黒体輻射と光電効果の値と一致したという事実がわかってから, 現代ではこの謎についての進展はあったのでしょうか. M: もはや謎でも何でもないと思いますが?
17s2044:: 光電効果と黒体輻射の式にをいて[原文ママ]　プランク定数が共通の値としてでてくるのは必然ですか? M: 17s2010 参照
17s2045:: 光は波であり粒子でありますが, 波を伝えるものは何ですか. M: エーテルは存在しない. 物理学の基礎を復習する必要があるのでは?
17s2046:: 原子スペクトルでは観測することができない原子は存在しますか? M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // どんなことが起これば, 観測できなくなるだろうか?
17s2051:: フォトンを放出した後の電子のエネルギーは元に戻ることはないのか? 光を照射して元のエネルギー量に戻るのか. M: ``元'' とは, どういうことか? // ``遷移 transition'' と言ってみるテスト
17s2052:: 光を照射するとすぐに電子が出るということは, どんな光でもしきい振動数以上の振動数を持つということですか? M: 激しく勘違いしている予感. // 光の振動数って何?
16s2009:: 2 個の金属箔に, 仕事関数に相当する電圧をかけることで, 光を受けたときに電子が放出されるということは, 可視光領域を吸光でき, 電源分を回収できるほどの, 金属の太陽電池を作れないのか. M: あなたが, ``〇〇することで, ～電子が放出される'' と書いていることは, 本当なのか? // 自分で調べて考えてみて, 分からないのはナゼか?
16s2019:: 放出された電子の運動エネルギーが照射光の強度と無関係なのは何故か. M: 17s2034 参照.
16s2028:: 光と X 線が同じようなふるまいをするのはどうやって知ったのか? M: 具体的にどんなふるまいのことか?
15s3005:: 光電効果では光を照射すると電子が放出されますが, 電子が押し込まれることはないのか. M: 押し込まれた電子はどうなる? 光のエネルギーを吸収した電子は, どっちに向かって運動するか?
15s3007:: 科学者たちは, 結局これらのすべての事実にはおそらく何かが隠されていることに気づいた. とあるが一体何がかくされているのだろうか? M: えーと, 国語力不足ですか?
14s3019:: 光電効果の例で金属ナトリウムが挙げられているが, 金属表面が酸化しても光電効果を示すのか. それとも酸化しないように何らかの工夫がされているのか. M: 仕事関数 (しきい振動数) は, 金属の種類によって異なるとの意味を理解できないのだろうか? // 前回 ``真空技術'' という話をしたが, 伝わっていないようで, 残念.

rmiya, 20190128