構造物理化学I (20191015) M: 以下は宮本のコメント
19s2001: 
ナトリウムランプの利用が減ってきたのは何故ですか. // 水素から取り上げられるのは, 原子番号 1 番だからですか. M: 道路管理者 (関係のお役所) に聞けばいいのでは? 現実の理由は, たいていコストだと思われる. // 取り上げた人に聞けばいいのでは? :-p

19s2002: 
ボーアが今現在の我々の化学の基礎を築いたということですか. M: 自分で判断できないのはナゼか?

19s2003: 
$ \DS \frac{h}{2 \pi}$ を $ \hbar$ とするに至った経緯は? M: 記号を考えた人に聞けばいいのでは? :-p

19s2004: 
水素原子のスペクトルを求めて何に利用できるのですか. M: 自分で利用法を開発すればいいのでは? // 量子力学の開拓, 人類の知識, 自然の理解の増進.

19s2005: 
リュードベリの式で水素原子のスペクトルの輝線を説明できるという事は 他に対してどのような影響を与えたか. M: 原子のようなミクロな世界にも秩序, 規則があることを示した.

19s2006: 
ナトリウムランプは単色光であるため, トンネルの中で物を見ると黒とオレンジにみえるが, オレンジにみえている色で, その色に多少の違いは生まれるのか. M: モノクロの写真は, 黒と白の二階調なのか?

19s2007: 
バルマー系列やリュードベリの式の $ n$ で書かれた自然数は何を表わしているのですか. M: $ n$ は量子数. 状態を区別する整数で, 物理量が離散的であることをも示している. .

19s2009: 
光を反射せずに吸収すると黒色になるが, その吸収された光は, 何らかのエネルギーに変わり, 外に放出されているのか? 仮に何らかのエネルギーに変わり外に放出されているとすると, 光の吸収率が高いものほど高いエネルギーを放出しているのか? 黒体と呼ばれる光の吸収率 100 % の物質を生成することは不可能なのか? M: 本気か? 日常生活でも体験していることなのでは? // 質問文の中ほどで ``高いエネルギーを放出'' と述べているが, 物理的にどういうことか? // 光を吸収する原理は? すると, 吸収率 100 % とは, どういうことか?

19s2010: 
実験で求めた値のばらつきがどれくらいあるかを数値であらわすことはできるか. M: 分析化学や統計学を復習する必要があるのでは?

19s2011: 
リュードベリ定数のような値 (有効数字 6 ケタのようなもの) は 今後, 計算されて, 見つかるのだろうか. M: ``計算されて'' という文言が入っていて, 全体として意味不明. // ちなみに講義中にも言ったが, 教科書ではリュードベリ定数は 12 桁で与えられているようだが?

19s2012: 
量子条件は古典力学の中で 当時 受けいれられていたのか. M: 古典力学に量子条件は存在するか?

19s2013: 
$ \DS r = \frac{4 \pi \varepsilon_0 n^2 \hbar^2}{m_\text{e} Z e^2}$ で, $ n$ や $ Z$ の値を変えれば, 他の原子も説明できるのですか? M: 自分で判断できないのはナゼか? // 他の値をとるとき, それらはどんな系に相当するか?

19s2014: 
リュードベリ定数が最も正確に求められるのは いくつかの物理定数のかけ算わり算で求められるからですか. M: 全然違う. 教科書の文章をよく読めばいいのでは? 国語力の問題か? 19s2016 参照

19s2016: 
リュードベリ定数の値がより正確に決まるのはなぜか (教科書 p.17). // 実測値によって決まる公式と理論値によって決まる公式はどちらが化学的に美しいのか. M: どうやって定数の値を決めるのかを考えればいいのでは? // 価値観には個人差があるのでは?

19s2017: 
バルマーさんらは定数を実験結果からどのように定数を導き出したのですか? M: 本人に聞けばいいのでは? :-p // ``実験式'' というものを理解していない? 19s2048 参照

19s2018: 
水素原子の実測はどのように測ることができますか. // リュードベリは式を出しただけで, その式になるリュードベリ自身が考えた仮説はなかったのですか. M: 意味不明. ``水素原子の実測'' とは, 何か? // 本人に聞けばいいのでは? :-p

19s2019: 
ボーア模型の仮定 (ii) の説明で $ \pi$ を用いているので軌道の形を円だと捉えたが, 構造が円でない p 軌道や d 軌道でもこの考え方が成り立つのか. M: 当時, p 軌道や d 軌道など知られていなかった. // どのような形の軌道なのか, 明に暗に数式で表現されている. 講義で完璧な説明をすることは不可能なので, 教科書や参考書をよく読んで補ってください.

19s2020: 
宇宙の中心は判明されているのでしょうか. M: 宇宙論を勉強すればいいのでは?

19s2021: 
原子の固有の振動数は周期表との関連性はないのですか? M: ``原子の固有の振動数'' とは, 何のことか? // モーズレーの法則と言ってみるテスト

19s2022: 
ボーア半径のように, 物理計算だけで正確な数値が得られたという事例は他にも存在するのでしょうか. M: 当然あるでしょう. // 理論科学者・理論化学者は, 物理法則から物質の構造・物性・反応を理解しようとしているが, それには当然 ``予言'' も含まれる. 19s2045 も参照

19s2023+: 
ボーア模型の仮定が古典物理学の矛盾を修整して述を通しましたが[原文ママ], k 殻, l 殻などに収まる電子の数まではどのようにして見つけたのですか. M: 質問文の前半が意味不明. // 水素原子のシュレーディンガー方程式解く.

19s2024: 
何故 トンネルでナトリウムランプが使われているのか. M: 19s2001 参照

19s2025: 
量子力学では水素の原子半径のような式とは反対に式を立てることができるけど現実に表せないことがあると思うのですが, 何かの理論を考えるのに使うように間接的に役立っているということですか. M: 言語明瞭, 意味不明瞭.

19s2026: 
ボーアの理論では, 軌道運動する電子は電磁波をださないとして成り立っているが, 原子のようなごく小さな物体では加速度運動する電子が電磁波を生じるという考えは成り立たないのか. M: 成り立つ・成り立たないが切り替わる (系のサイズについての) 境界線が存在するという考えは合理的だろうか?

19s2027: 
ボーア模型の仮定の (iii) が用いられていないように思いましたが, どこで用いられているのですか. M: 文章による表現と数式による表現は, 一対一対応とは限らない. もしも (iii) がなければどうなるかを考えればいいのでは?

19s2028: 
原子を高温にしたり放電にさらしたりすると原子に固有の振動数で電磁輻射を放出するということは, どのようにしてわかったのですか? M: 本気か? ``原子を高温にしたり放電にさらしたり'' したからに決まってるでしょ?

19s2029: 
教科書 p.16 の図1.7 の水素原子スペクトルのいろいろな系列の模式図を見ると, 可視光線と赤外線の輝線の距離が近いが可視光線と紫外線の距離が遠いことが不思議に感じます. この輝線の配置は他原子でも同じようなものになりますか? M: 不思議に感じるのは勝手だが, では逆にどうであれば不思議じゃないのか? あなたの思い通りとなるべきであるとの根拠は何か? // 他原子については自分で調べてみればいいのでは?

19s2030: 
水素原子以外の原子は $ \DS \tilde{\nu} = R_$H$ \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$ の式より複雑になるとあるがどのような式になるのか? M: 自分で考えたり調べてみたりしないのはナゼか? // なぜ複雑になるのだろうか? 19s2013 も参照

19s2031: 
スペクトルで, スクリーンに映らない気体は存在するですか? M: ``スクリーンに映らない'' とは, 輝線が存在しないという意味か? それともスクリーンの範囲を外れたところに輝線が存在するという意味か?

19s2032: 
陽子が含まれる核の電荷は正で, 電子は負だと思うのですが, なぜ斥力ではなく引力を受けるのでしょうか. // 水素原子が励起状態になるために吸収する電磁波は, 水素原子のスペクトルで観測される波長のもののみではないかと考えたのですが, どうなのでしょうか. M: 正気か? 物理学の基礎を復習する必要があるのでは? // 自分で判断できないのはナゼか?

19s2033: 
原子のスペクトルの色から分かる波長を元に原子の持つエネルギー量を測ることはできますか? M: エネルギー量とは何か? 自分で判断できないのはナゼか?

19s2034: 
リュードベリ定数は, どんな観点から正確な式を導入できたのだろうか? // ラザフォードの原子モデルが古典物理学に反するなら, 原子核と電子の間には, 解明されていない力があるのか. 新しい量子力学からどう説明できるか? M: ``正確な式を導入'' とは, 何か勘違いの予感. // 量子力学・量子化学を学べば分かるのでは?

19s2035: 
今だから分かる事ですが, 昔はどのように量子条件を出したのか不思議なので調べてみます. M: そうですか. しかし質問が記載されていない.

19s2036: 
どのようにして可視光以外の光が存在するという事実に到達したと思いますか? M: 光と電波が同種のものだとわかった歴史など, 科学史を勉強すればいいのでは?

19s2037: 
リュードベリのように実験の実測値を元に式を立てようと思うとどのようなアプローチをすればよいのか. M: 別に, 決まった手順などないのでは? 19s2048 参照

19s2038: 
量子条件は $ 2 \pi r = n \lambda$ の他にありますか? あるのであれば, その条件もボーア理論はクリアしているのですか? M: 論理を理解していない? ボーアの水素原子模型で他の条件が必要か?

19s2039: 
古典物理学で, 電子が加速度運動をすると, 電磁波を放出すると考えていて, いずれは物質が消滅してしまうという考えが違うとは思わなかったのか. M: 本気か? 十分に成功している電磁気学を否定するのか??

19s2040: 
古典物理学において, トムソンのモデルで考えたときにメリットはありますか. M: 参考書を読んだり, 自分で考えてみればいいのでは?

19s2041: 
2 個の自然数の存在が量子化につながるということですか. M: 自分で判断できないのはナゼか?

19s2042: 
バルマー系列に式があるようにライマンやパンシェン[原文ママ]にも式があるのか. M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // リュードベリの式と言ってみるテスト.

19s2043: 
原子の発光スペクトルで周期表の同じ族や周期に属する原子は似た特徴をもつのか. M: 似てる/似てないの判断規準は? // 同じ族の原子は, スペクトルに関係する何か同じ構造を持つか?

19s2044: 
電子殻は何故 A, B, C ... からではなく K, L, M, ... から始まるのか. // ネオンサインに入れるガスを変えれば どんな色の光でも見ることができるのか. M: 名付けた人に聞けばいいのでは? :-p // エネルギー準位が量子化されているという事の意味を理解していない予感.

19s2045: 
ボーア半径のように理論だけを用いて求めることができるものは他にどのようなものがあるのか. M: 例えば原子・分子に関することであれば, 分子の構造やエネルギー準位 (スペクトル) 等, 実に様々なことが量子力学に基づいて計算可能である.

19s2046: 
ボーア軌道を運動する電子のド・ブローイ波長が 1 周したとき, 波が不整合であるとしだいに消失するのはなぜですか. M: 本気か? 不整合であれば, いずれは波の山と谷が同じ位置で重ね合わされることになるが......

19s2047: 
リュードベリの式は, どのようにして正確に出されたのかが知りたいです. (ボーアの式が出るまえ) M: そうですか. しかし質問になっていない.

19s2048: 
実験から リュードベリ定数が求められたとのことですが, リュードベリ定数である 109680 の値は 実験からはどのようにして 導き出されるのですか. M: 別に, 普通にカーブフィッティングすればいいのでは?

19s2049: 
教科書 p.20 における表1.2 において, 100 V で加速された電子よりも 1000 V で加速された電子の方が質量が大きくなっている. 強力な電圧を加えると電子の質量は変化するのか. M: 相対性理論を勉強すればいいのでは?

19s2050: 
水素スペクトルは何に利用されますか. M: 19s2004 参照

19s2051: 
物理法則で自然数に依存している式の共通している事は何かありますか? M: あるかもしれません. 自分で考えてみたり, 物理学の基礎を復習してはいかがか.

19s2052: 
ボーアはラザフォードモデルの誤りをただす仮説をしたが, その仮説はリュードベリの式や遠心力などについて知った後にたてたのだろうか. それともそれ以前に仮説をたてたのだろうか. また, ラザフォードは誤りに気がつかなかったのだろうか. M: 勘違いの予感. 何が基礎知識・既知なのか? 何を目的とした仮説なのか?

18s2003: 
水素原子のスペクトルが地球と宇宙空間で変わることはありますか? M: 本気か? 変わるとしたら, その理由は何が考えられるか? // ニュートンは何をしたか?

18s2006: 
水素原子以外の多電子原子はバルマーの式のような方法で式を導出することはできるのか. また別の方法が必要であるのか. M: 教科書や参考書をよく読めばいいのでは? 19s2030 参照

18s2011: 
トムソンやボーア達の研究以前にはすでに原子の質量や大きさは分かっていたようですが, それらは一体, どうやって調べられたのか? M: 自分で調べてみればいいのでは? あるいは科学史を勉強するのはいかがか?

18s2014: 
水素のエネルギー遷移において, バルマー系列だけを例にしたのは他の系列が可視領域でないからですか. M: 例にした人に聞けばいいのでは? :-p

18s2021: 
ボーア理論からリュードベリの式を導けるのはわかったが, リュードベリはどのようにリュードベリ定数を求めたのか? M: 本人に聞けばいいのでは? :-p // 19s2048 参照

18s2022: 
水素原子の半径が 0.529 Å と求める事ができるなら, 他の原子でも同様の事はできるのか. また, その時の誤差は, 水素原子と比べてどうなるのか. M: 19s2013, 19s2022 参照

18s2029: 
それぞれの原子は固有の発光スペクトルを持っていることがわかりましたが, 化合物の発光スペクトルは, 構成されている原子それぞれの種類や個数が影響して表われているのか. M: 自分で判断できないのはナゼか? // (孤立) 原子と化合物中の原子は, 同じか? 例えば H$ _2$O と H$ _2$S の違いには構成原子の種類が影響しているか??

18s2033: 
光電効果は, 教科書では金属表面の実験について記述されていますが, 水のような金属以外でも振動数を高くしてエネルギーを大きくすれば同じように起きますか. また, 自由電子を持つ黒鉛は金属と同じように電子を放出しやすかったりしますか. M: UPS, XPS などと言ってみるテスト. // 電子の放出しやすさとは, 結局どういう事だろうか?

18s2038: 
原子スペクトルの輝線を調べる実験において, 1 つの実験では 1 組の系列しか現れないのか. M: 試料中の各原子が, 光子一個一個が, どうなっているかを考えてみれば? 遷移は確率過程.

18s2042: 
物質波は連続しているものであるのに, なぜ, そこから離散的な $ r$ の値が得られるのか? M: それがボーアの量子条件.

18s2045: 
リュードベリの式の導出過程で $ h \nu = \Delta E$ としていたが, またボーア模型の仮定 iv にもあるとおり, 電磁波を吸収/放出するが, 他の物理現象にエネルギーが消費されるようなことはないのか? M: 何がどうなるときの話か? // 他の物理現象とは, 何を想定しているのか?

18s2046: 
ボーア理論を拡張して水素以外の原子について求めることは, できるのだろうか. M: 19s2013 参照

18s2049: 
ド・ブローイ波は ドップラー効果の影響を受けますか? M: 光源 (線源) が移動することは, 波の伝播にどのような影響を与えるか?

17s2020: 
電磁波の放出, 吸収によってオーロラが見えると聞いたが, なぜ北極や南極だけしか見れないのか. また温暖化によって異常気象として日本でオーロラが目撃されたがな見ることができたのか. M: 上空の空気の分子が励起されるのはナゼか?

17s2022: 
先日の講演会で, 現代ではコンピュータで計算すれば様々なシュミレーション[原文ママ]ができることがわかりました. 宮本研究室で応用できるところはありますか? M: もちろん. 分子軌道法等で分子の構造や電子状態を求めたり, スペクトルのシミュレーションを行ったり.

17s2045: 
シュレーディンガー方程式から求められる軌道とボーア模型の軌道の違いはなんでしょうか. M: 勉強すればわかるのでは?


rmiya, 20200128