構造物理化学I (20181030) M: 以下は宮本のコメント
18s2001: 
いつも講義内容に関心, 疑問をもたされます. ボーアの水素原子の仮定の 2) で, 離散的な軌道だけが許されるとありますが, 連続的ではなにが変わるのですか. M: 紹介した仮定の 5) を元に, 実測のスペクトルが説明できるか, 考えてみればいいのでは?

18s2002: 
ネオンサイン以外で, 原子のスペクトルは現在どのようなことに利用されていますか. 身近な例はありますか. M: 自分で探してみるのも面白いのでは?

18s2003: 
トムソンの原子モデルにおいては, 化学反応の間でおこる電子の放出, 受け取りをどのように説明していたのですか. M: 別に. 電子の出入りに際して特段の事はないのでは?

18s2004: 
軌道運動をしている条件でない場合, 電子の移動で電磁波の変化は発生しないのか. また電子が軌道の外にでたときおこるのか? M: 物理学の基礎 (電磁気学) を復習する必要があるのでは? // 電磁波の変化とか, 電子が軌道の外に出るとか, どういうことか?

18s2005: 
水素スペクトルの波長にはバルマーの式という規則性があるが, それ以外の原子にはないのか? それとも見つかっていないのか. M: 自分で探していればいいのでは? // 量子化学を勉強すれば分かるのでは?

18s2006: 
電子が $ \DS r_1$ から $ \DS r_2$ へ遷移するときに途中の移動の動きがないと言っていましたが, それは $ \DS r_1$ で消えて $ \DS r_2$ で急に出現するということなのですか. M: 自分で考えて分からないのはナゼか?

18s2008: 
リュードベリの式で 2 つの自然数が用いられることは, 後に出てくるボーア理論の量子条件と何か関係がありますか. M: 自分で勉強してみれば分かるのでは?

18s2009: 
教科書にリュードベリ定数は最も正確に値が決められている物理定数の一つであると書かれているが, リュードベリ定数と同等に正確な値が決められている定数はどのようなものがあるか. また, 正確さの違いには何か共通性があるのか? M: 読書感想文(仮) のネタか?

18s2010: 
リュードベリの式によると, ライマン系列より短い波長のスペクトルはないということか. もしそうなら なぜもっていないのか. M: 勘違いの予感. ボーア理論を学び, 自分で考えて分からないのはナゼか?

18s2011: 
[白紙] M: 質問が書かれていない.

18s2012: 
水素原子のボーア理論について, 実際の原子中の電子は 3 次元の運動をしていますがボーア理論については 3 次元で考える必要はないのですか. M: ボーア理論は 3 次元ではない. 考えたらどうなるかは, 自分で考えてみればいいのでは?

18s2013: 
核と電子がくっついて原子が潰れてしまうということが起こり得るなら, その原子が再び現れる可能性はなくなるのか. M: 再び現れる (?) ためには, どれだけのエネルギーが必要か?

18s2014: 
後々に判明することであるのだが, p 軌道は円運動でもないし, s 軌道もあくまで存在確率であるので, ボーアの仮定 (2) は間違っているのではないのだろうか. M: 後々に判明するのなら, いま勉強すれば分かるのでは?

18s2015: 
ボーア模型は現在大学で習っている電子軌道とは形が少し違いますが, 古典力学では解明することはできなかったのですか? M: 何を? // もし解明できるのなら, 量子論を発展させる必要はなかったのでは?

18s2016: 
水素原子のボーア模型のときに出た仮説にある「遷移」という概念は「過程なしで位置が変化する」という認識で良いですか? M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // 言葉の意味が分からなければ, 教科書や参考書をよく読めばいいのでは?

18s2017*: 
原子が発光するとき, 細かく言うとどの場所が光っているのですか? 電子? M: 面白い着眼点ですが, 観測できるかどうかも考えてみましょう.

18s2018: 
リュードベリ定数が最も正確に求められているのは, 自然数でスペクトルを理解できる便利さからだと思いましたが他の値が最も正確に求められている式では, 例えばどんな観点から最も正確に求める価値が見いだされているのですか? M: 例えば真空中の光速度が不正確なら, 月までの距離や GPS での位置決定に誤差が生じますが? 想像力を働かせたり, または読書感想文(仮) ネタか?

18s2019+: 
原子ごとに輝線スペクトルが異なりますが, 周期表に書かれている元素の順列とスペクトルに規則性はあるのでしょうか? M: モーズリーの法則と言ってみるテスト

18s2020: 
金箔に $ \alpha$ 線を当てた時, そのほとんどがす通りするということは, 金箔の電子の影響は受けないのでしょうか? 質量は全く違いますが, 電荷による引力は無視できないのではないでしょうか? M: それで質量の効果は無視するのか? // 運動量保存則を考えてみればいいのでは?

18s2021: 
なぜ離散的にしようと思ったのでしょうか? M: 意味不明. 誰が何を??

18s2022: 
物理・化学において法則や系列を究明することで何を目指すのですか. M: あなたは何をやりたくて本学科に進学してきたのか? // 自然に対する理解の深化. 科学技術を通しての社会福祉の増進.

18s2023: 
中性子数のちがう水素でも同じような輝線の波長をだすのか. M: ``波長をだす'' とは? // 17s2019 の前半参照.

18s2024+: 
仮定をする際に, どのようしてある仮定条件が導きだされるのか. 例えば, 離散的な軌道だけが許されるなど. M: 別に. 論理的には好きに仮定すればいいのでは? // ただしここでは, 観測された現象と矛盾のない仮定が必要なのだが.

18s2025: 
リッツの結合則で, $ \DS \nu_a + \nu_b = \nu_c$ となる物質と $ \DS \vert\nu_a - \nu_b\vert = \vert\nu_c - \nu_d\vert$ となる物質に分かれる明確な理由はありますか? それともただの偶然ですか? M: 本気か? 4 準位系の図を書いて考えてみればいいのでは??

18s2026: 
仮定による実験を行うのは分かりましたが, もし正確には違う結果になるはずなのにたまたま間違った答えが出て, それを公表したとして, その後のその研究者の立場はどうなるのでしょうか. M: 仮定・実験・結果 等の言葉の使い方がヘンテコ. // 教科書や参考書にある通り, ボーア理論は水素の正しい姿ではなかったが, 彼はノーベル賞を受賞した. アインシュタインも量子論に反対し, 統一場理論の構築に失敗し, 式に余計な宇宙項を加えた. 人間は必ず失敗するが, その後の対応が重要. 当たり前.

18s2027: 
リュードベリの式は水素原子のスペクトルのすべての輝線を説明するものですが, 他の元素の輝線を説明する際はリュードベリ定数の値は変わるのでしょうか? M: 他の元素は, 水素原子と同じ振動数の光を発するのか? 17s2025 参照 // 18s2019 も参考

18s2028: 
良い質問の判断規準は何ですか? M: 安心を得るだけの質問, 教科書の知識レベルの教えて君はつまらない. // 対象への理解が深まる質問, 新たな視野が広がる質問, 問われた方や第三者も得する質問が良い.

18s2029: 
科学者たちはどうやって原子の構造をつきとめることができたのですか. M: 読書感想文(仮) ネタ?

18s2030: 
発光ダイオードによる技術が発展した現代で, 原子スペクトルによる発光は必要なのか. M: 利用法を自分で考えてみればいいのでは? // 花火, 原子吸光, etc.

18s2032: 
水素原子のスペクトルは, リュードベリの式で求められますが, 他の原子のスペクトルもこの式で求めることができますか? M: 18s2027 参照

18s2033: 
ラザフォードの実験で金を使ったのはなぜですか? 電荷の影響を大きくしたければより大きい鉛やウランを使ったよい[原文ママ]のでは? M: 金と言えば展性・延性

18s2034: 
水素原子の発光スペクトルについて, 放電管に, 重水素などを入れた場合は, どうなるのか. M: 17s2019 参照

18s2035: 
粒子が, 波としての性質を合わせもって回折現象を起こすのならば, 同じように回折, 干渉をおこす波も, また, 粒子の性質があるのか? もしそうであるならば特に音波は, 考えにくいです. M: わかりやすい光について, さんざん説明したのだが, 理解されていないようで残念. // 考えにくいのはあなたの勝手だが, 固体の格子振動は, フォノンとして考えられている.

18s2036: 
なぜ電子が軌道間を遷移するとき電磁波を吸収したり放出したりするのですか? M: ボーア模型を考えだした段階では仮定だが, エネルギー保存則と整合している.

18s2037: 
ほかの原子の線スペクトルについても水素原子のように 式で表すことはできますか? M: 18s2027 参照

18s2038: 
金箔に $ \alpha$ 線を当てた実験から正電荷はある程度の質量があるとわかったようだが, その時電子の質量はどのくらいかわかっていたのか. M: 私は知りません. 調べて分かったら, 教えてくださいネ.

18s2039: 
電子が離散的な軌道間を遷移する時に, 電磁波を吸収・放出するとありますが, 化学反応などの際に電子がエネルギーを受け取って遷移する際も電子は電磁波を吸収・放出するのですか? また, 電磁波の吸収・放出は, 遷移する際, 毎回起こることなのか? M: 光化学反応とか, 化学発光とか. // 電磁波の吸収・発光を伴う遷移と, 伴わない遷移の違いはあるのだろうか?

18s2040: 
リュードベリの式についての質問で, 先生は, 2 個の自然数を用いることで水素原子スペクトルを完璧に説明することができると, 興奮して説明されていて 定数ではなく自然数を用いて説明することは どれほど難しいことですか? M: 一部勘違いを含む. // 適当に選んだ単位系での一単位の長さを, メートル単位で 簡単な 整数で表してみれば分かるのでは?

18s2041: 
なぜ $ \DS m_$e$ v r = n \hbar = n \frac{h}{2 \pi}$ の式でプランク定数を $ 2 \pi$ でわることでボーア模型の仮定 (2) [丸数字を丸かっこで表記] が示されるのか. M: 式の見方のポイントが違う. ``$ \hbar$ の整数倍'' と読む.

18s2042: 
電子の軌道間の遷移では経路は関係ないという仮定だが, 実際にそういう移動をするのか? M: 関係ないのではなく, 存在しない. // もし中間点に電子が存在したら, 遷移前後の軌道以外の場所に電子が存在することになり, 仮定に矛盾する.

18s2043: 
バルマーの式は水素原子以外でも使えるのか. M: 18s2027 参照

18s2044: 
水素スペクトルの輝線を説明する式はありますが, 水素原子より複雑な他の原子スペクトルを説明できる式は発見されていますか? M: 18s2027 参照

18s2045: 
今までずっと H 原子の話をしていたが, なぜ H 原子で論ずるのか? M: 大いなる, 完璧な成功を収めたから. // 簡単な系について論じ, 次第に複雑なものに進むのが, 普通の考え方では?

18s2046: 
法則が成り立たないのに和の輝線などが存在してしまうのはどうしてか? M: 意味不明. 法則が成り立たないとは? // 存在してしまうのはどうしてか? とは, 存在するという現実を否定する・現実が間違っている, という主張か??

18s2048: 
``仮定に根拠はない'' とのお話でしたが, では科学者たちはどのような考えのもと仮定をおくのでしょうか. M: 論理学を勉強する必要があるのか? // 仮説演繹法と言ってみるテスト

18s2049: 
リッツの結合法則は理論的な説明よりも経験則の方が早く発見されていますが, 普通は理論的な説明を仮定してから実験して経験則を発見していくのではないでしょうか? 順番が逆ではないですか? M: 普通の順序とは何か? それ以外の順序を禁止する根拠は何か?

18s2050: 
遷移という現象は, 当時物理学的に納得されていたのか? M: みんなが認める古典物理学で説明可能か? // 読書感想文(仮) ネタか?

18s2051: 
なぜリュードベリ定数を正確に定義することができるのですか. M: 定義なんて, いくらでも好きにすればいいでしょ. 論理学を勉強する必要がある? 言葉遣いが変

18s2052: 
$ \DS r_1$ から $ \DS r_2$ への遷移で途中の過程を見ないということは微分できないということですか? 実際にそんなことはありえるのでしょうか? M: 意味不明. 何を何で微分する話か? // 現実の振る舞い, 観測された事実を, どう解釈するのか?

18s2053: 
発光スペクトルの波長は「離散的値をとる」とあるが, この場合, それぞれの値の中間の値は「実験的に取り出せない」のか, 又は「値として存在しない」のかどちらなのでしょうか? // 自然に存在する原子も光が当たることなどによって常に電子が軌道間を遷移して電磁波を放出・吸収しているのでしょうか? M: 両者に違いがあるのか? 取り出せないけど存在するとは, どうやって検証したらいいのか? // 意味不明. 自然と自然じゃないのとがあるのか? 遷移確率と言ってみるテスト

17s2004: 
リュードベリのスペクトル輝線を説明する式に $ \DS \tilde{\nu}$ という波数を用いています. しかし波長での説明もできているのになぜ逆数をわざわざ用いているのですか. M: 別に. 容易に換算できるので, 何でもいいのでは? // 波長よりも波数の方が実験的には求めやすい(?)

17s2007: 
板書で, リッツの結合則は $ \DS \nu_a + \nu_b = \nu_c$ or $ \DS \vert\nu_a - \nu_b\vert = \vert\nu_c - \nu_d\vert$ とありましたが, なぜ最初の方には $ \DS \nu_d$ がないのですか? M: 別に. 必要なら入れればいいのでは? // なるべく簡素な表現が良いだろう.

17s2010: 
ボーア模型の仮定で, 電子が軌道間を遷移するときに電磁波を吸収・放出するとありますが, 吸収するか放出するかを決めるものはなにかあるのですか. M: エネルギー保存則

17s2014: 
水素原子のボーア模型やラザフォードのモデルで, 電子が核のまわりを軌道運動するというのはケプラーの第 1 法則を参考に仮定したものなのか. 太陽系の惑星が太陽のまわりを軌道運動することに似ていると思いました. M: 思うのは勝手だが, 何を参考にしたのかはボーア本人に聞けばいいのでは? :-p // 力学の初歩的な問題でしょ?

17s2019: 
水素原子でなく, 二重水素や三重水素の場合では, どのような違いが観測されますか? (説明されますか?) // 長さの基準を決めるために北極から南極の長さを測るには, 何らかの長さの基準が必要だと思うのですが, どう決められたのですか? M: 月は地球の周りをまわっているのか? // 別に. 各地で度量衡が決められていたことでしょう.

17s2020: 
ボーア模型の仮定で, 電子遷移となる時に, どのような過程によって電磁波を吸収したり放出したりするのか. M: 講義でも説明したが, 途中の過程は無い. 吸収前の状態と吸収後の状態が存在するだけ.

17s2021: 
半径 $ r$ 上の粒子を波としては考えないのか. M: 意味不明. 粒子を波と考えるとは, どういうことか?

17s2022: 
トムソンやラザフォードらが示した水素原子の模型からも判明したことはあるのでしょうか? M: 意味不明. 模型はあくまでも模型であって, 現実の一部を理想化して記述しているにすぎないので, そのモデルを追及しても現実についての新しい知見が得られるわけではない.

17s2025: 
水素原子以外の原子はバルマーの式のような手法で式を導出することはできるのでしょうか. M: できるかどうか, 自分でやってみれば分かるのでは? これまで試みた科学者が皆無だっただろうか? // 水素原子以外の原子は, 多電子原子ですね.

17s2026: 
水素原子に対し, 第一電子親和力や第一イオン化エネルギーを与えると, スペクトルにどのような変化が見られるのか. M: 水素イオンのスペクトルは自明では? // ヒドリドイオンは He と等電子的ですね. 17s2025 参照

17s2028: 
ボーア理論は電子の軌道を円と考えている. s 軌道は球形なのでボーアの量子条件を適用できると考えられるが, p 軌道や d 軌道など, 球形でない場合もボーアの量子条件と同じ式を適用できるのか? M: ボーアモデルを拡張して, 離心率 $ \DS \sqrt{1 - (l^2/n^2)}$ の楕円軌道を考える. ボーア・ゾンマーフェルトの量子条件.

17s2034: 
リュードベリの式が全てにおいて成り立つというのをボーア模型で説明できるのはなぜですか? M: ボーア理論を理解すれば分かるのでは?

17s2037: 
ラザフォードのモデルは不正確であるにも関わらず高校化学では原子の構造として習うのはなぜですか. M: 高校化学では原子構造としてラザフォードのモデルそのものを学んでいるのではない. 既知の原子構造を, ラザフォードのモデル様の模式図で表しているだけでは? 17s2022 のコメント前半も参照

17s2039: 
ボーアの仮定で, 離散的な軌道のみであるのにも関わらず, 電子が軌道間を遷移するという仮定で矛盾が生じるとありました. では, その矛盾によるひずみはどのように解決できるのでしょうか. 新たな過程を作るべきなのでしょうか. M: 過剰な深読みでは? 矛盾などとは言っていない.

17s2044: 
リュードベリ定数の式中の $ n$ が少数などではなく, 自然数である理由はなにかあるのか? M: 量子化は自然の本性である.

17s2046: 
電子のような粒子が, 波としての性質をもち回折現象を起こすなら, 解説を起こす音波には粒子としての性質をもつのか? M: 固体の格子振動を量子化したフォノンとか, いろいろな粒子がある.

17s2047: 
リュードベリ定数は最も正確に値が決められている物理定数の一つであると書いてあるが他にはどのようなものがありますか. M: 教科書見返しや参考書や物理の本を見ればいいのでは?

17s2051: 
$ \DS R_$H の最新の値はどのように求めたのか? M: 求めた人に聞けばいいのでは?

17s2052: 
水銀のような, 常温で液体の物質に X 線回折のような反応は起こるのか? M: ``反応'' とは? // 回折の原理を復習する必要があるのでは? // EXAFS, XAFS と言ってみるテスト

16s2009: 
黒体はすべての振動数を吸収・放出する理想的な物体であるが, 観測者から見たときに, 黒に見えるのは, 限られた条件のときだけではないか. むしろ率直に理想体と呼ぶべきではないか. M: 限られた条件とは, どんな条件? // 理想体とは, 何がどう理想なのか?

16s2019: 
水素原子のスペクトルの実験で光がスリットに入り... とありましたが, この光は何が光ったのでしょうか? M: 光源は何か? 水素ガスを封入した放電管は, 何からできているか? 光の波長は何に依存するか? それは何からできているか?

16s2028: 
他の軌道の電子によって干渉されることで軌道が揺れることはないのか. M: 水素原子で, 他の軌道の電子とは? // ``干渉'' とは, どういう現象か? ``軌道が揺れる'' とは, どういう現象か?

15s3005: 
陽子は正に帯電しているが, 原子核の中で陽子同士が反発せずにくっついているのはなぜか. 電子のクーロン引力に支えられているのか. また電気的には中性な中性子が原子核に集まるのはまぜか. M: 原子核物理学の初歩を勉強すればわかるのでは?

15s3007: 
原子スペクトルは それぞれの原子内の電子分布に依存していると書いてあった. ならば, 電子が持つスピンはこれに影響を受けているのか, 与えているのか. もしくは影響を受けていないのか. なにかしらの影響があったとしたら どれくらいスペクトルに変化が表れるのか. M: 多電子原子の項

15s3014: 
陽子から一定距離に電子があるように書かれているが 原子を高速で移動させれば軌道に歪みが出そうに思える. そうはならないのか. M: 正気か? // もしも地球が自転している球体なら, 真上にジャンプした人は, (空中にいる間に足元の地面が動いていってしまうので) 遠く離れた場所に着地するはず. 実際にそうならないので, 地球は自転していないと言える(?) :-p

14s3019: 
物理定数はどのように値を決められているのか. 唱えられた式から実験値などを用いて決定するのか. それとも, 別に物理定数を求める式などがあるのか. M: 読書感想文(仮) のネタか?


rmiya, 20190128