qa20141015c

化学の基礎II(G) (20141015) M: 以下は宮本のコメント

14s3001:: 電子の状態が遷移すると, エネルギー差に相当する光を放出するとありましたが, このとき光以外にはエネルギーは放出しないのですか? M: 例えばどんな形で放出する可能性があるか? 14s3027 も参照
14s3002:: 吸水スペクトル[原文ママ]などの値はどのように計算するのでしょうか? M: ``吸水スペクトルの値'' とは何か??
14s3003:: 最後の教科書の部分を省略し, 自習を促しましたが, 先生は教科書をどのように考えているのですか? M: あなたはどう考えていますか? // 少なくとも, 知識の上限や下限ではない.
14s3004:: 今回の授業の導入で「光とは何か?」という問いがありましたが, 自然光と人工的な光では何が違うのですか? M: 光源の種類が違う :-p ``自然'' と ``人工'' の違いは何か?
14s3005:: 光を波として見る時, その波を伝える媒体が光自身だと説明する本を読んだ事があります. なんだか納得できないのですが, この記述は正しいのでしょうか. 納得しやすい考え方はありますか. M: やっぱり ``エーテル'' でしょ :-p 電磁波の伝播の仕組みを考えるとその言い方もアリかなと. 別の本も読んで考えればいいのでは?
14s3006:: 電子や光のように粒子性と波動性の二つの性質を持つものを新しい物質の種類として定義することはできないのでしょうか? M: いくらでも ``定義'' 出来るでしょ, ご自由にどうぞ. というより, それは ``量子'' だ. 全ての物質・物体は量子だとも言えるので, そんな定義に意味あるの(?)
14s3007:: 原子のスペクトルはガスを入れて観測することができますが, 分子のガスを入れた場合はどのような結果が観測できますか? M: オーロラ, ガイスラー管と言ってみる
14s3008:: ``光とは何か?'' と問われて思いついたのですが, ``火'' って何でできてるんですか? M: ``ロウソクの科学'' を読めばいいのでは(?)
14s3009:: 光が粒子の性質と波の性質をもつということを学びました. しかし, 光が粒子の性質をもつとしたら光を放つ物質は全て何かを飛ばしていることになります. そう考えると, 光を放つ物質はいつかなくなるつまり寿命があって, 光にも寿命があるという考えに至りました. 先生はどうお考えになりますか. M: 個人の意見を聞いてどうする? // その飛ばしている ``何か'' が問題だ.
14s3010:: 金属表面に UV を当てることで電子が飛び出すのは金属が自由電子を持っていることと関係あるのでしょうか. M: 金属でなくても, 高エネルギーの電磁波の照射で物質はイオン化する.
14s3011:: 電流は光と熱を発するし, 火もまた熱と光を発します. 電流は電子の流れですが, 火とは何なのか, と疑問に思いました. 物質, つまり原子の集合体がもえていく現象であり, 火自体に粒子や何かがある訳ではないのでしょうか. // また, 光は粒子である, との事ですが, 電子, 陽子, 中性子のような極小の, 光のもととなるつぶがあると考えることになるんですよね. // 質問ではないのかもしれませんが, 私は光の粒子というものが存在するのではなく, 電子がなにかのきっかけで光る, そうでなくとも光というものに電子が大きく関わっているような気がしてなりません. 先生はどうお考えでしょうか. M: 14s3008 参照 // ``光のもととなるつぶがある'' というあたり, たぶん誤解している. 14s3022 も参照 // 個人の意見・主観を聞いてどうする?
14s3012:: 電子について, 電子は原子核のまわりをまんべんなくおおうような状態 (電子雲) の認識があり, どうしても ``電子がとびだす現象'' というのにいわかんを感じてしまうのですが, 電子がとびだす現象は目に見ることができたり現象として人が感じることができるのでしょうか? M: 電流をどう考える? 帯電は?
14s3013:: 光は目に見えますが, カメラで写真を撮ると, オーブがうつったりしますが, あれはなんあのでしょうか. M: ``オーブ'' とは何か?
14s3014:: 現在は光とは粒子であり波であるという結論だが, 異なる概念である粒子と波の両方であるということがどういうことか分からないので教えてほしい. M: 質問になっていない // 月水金は波で, 火木土は粒子として振る舞う :-p
14s3015:: ラザフォードの実験で他の物質ではなく金箔を使ったのはなぜですか. M: 本人に聞けばいいのでは(?) :-p // 金塊を用いたら, どうなるだろうか?
14s3016:: 電磁波とは, 電場と磁場が直交している波という定義でよいでしょうか? 陰極線から発せられた光は磁力によって曲がるので, 電磁波の一種ということになりますか? M: いいえ (``定義'' という言葉の使い方が変). 意味不明 (光を磁力で曲げる??).
14s3017:: 原子において電子が一定の軌道で運動し続けられるということは電子が運動する範囲内は, それを邪魔しない, 状態, つまり真空の状態なのでしょうか. M: もしも真空じゃなかったとしたら, それは何で出来ているだろうか? :-p
14s3018:: 放射される電磁波のエネルギーはいろいろな値をとるので放射される電磁波の波長は連続的なスペクトルとなると思ったのですが, 実際は特定の値しかとらないスペクトルでした. なぜですか? M: 何の話か? // ボーアの理論を勉強すればいいのでは(?)
14s3019:: ラザフォードの散乱実験において用いる金箔は, 他の同等に延ばした金属箔でもいいのか. M: 自分で判断できないのは何故か? // 同等に延ばせる金属箔はあるのか?
14s3020:: 粒子・波の定義を知りたいです. // 教科書 11 ページのラザフォードの原子モデルで, なぜラザフォードは電子の軌道を楕円軌道と考えたのでしょうか? M: 言葉の意味が分からなければ, 辞書を見ればいいのでは(?) // ケプラーの第一法則と言ってみるテスト
14s3021:: ボーアの原子では不足しているというところがありましたが, 今では違う原子説で説明されていることを知りました. しかしその新たに示された原子説も間違っている可能性もあるのでしょうか? M: ボーアの原子模型をこえる説はまだ説明していないのだが?? // これから学ぶシュレーディンガー方程式には相対性理論の効果は入っていない.
14s3022:: 光が粒子だとすると, 集めて保存することは可能ですか? M: ``光は粒子だ'' とは言っても, 粒子の性質としてあなたが考えるもの全てを光が持っているわけではない.
14s3023:: 放電管から物質がスリットを通ると固有の色の光が出て, 放電管を太陽にすると虹色の光ができるとおっしゃっていましたが, なぜ虹色になるのですか. M: そんな事は言ってません. 事実関係に著しい誤解がある予感. // 白色光は何色の光か?
14s3024:: なぜボーアの原子モデルは水素原子においてのみ説明できるのですか. なぜ他の原子については説明できなかったのでしょうか. M: 水素原子と他の原子との違いは何か?
14s3025:: $\alpha$ 線は He $^{2+}$ となっているが $\beta$ 線や $\gamma$ 線はどのようになっているのか? M: フクシマ以後の日本において, 理工系の大学生がそれじゃあ困るのでは(?)
14s3026:: 不確定性原理はどんなことを示そうとしているのですか. M: 教科書や参考書を読んで勉強すれば分かるのでは(?)
14s3027:: 遷移した時, エネルギー差に相当する光を放出する, とおっしゃっていましたが, 放出しない場合はあるのですか? 必ず光を放出するのですか? M: エネルギー保存則を満たすために, 他にどんな方法があるだろうか? 14s3001 参照
14s3028:: ラザフォードの散乱実験に関して, $\alpha$ 線が正の電荷をもっていることで, Au の電子と作用することはあるのでしょうか. // 教科書 p.13 の図 1.2 について, 輝線スペクトルの中にすき間が空いているものがあるのはなぜですか. M: そりゃあるでしょうね. しかし, (i) 局在していないので平均的な場を与えるだけ, (ii) 質量は $\alpha$ 粒子の約 1/7500, なのでほとんど影響はないだろう. // 輝線スペクトルを理解していれば分かるのでは(?) または, 描いた人に聞けばいいのでは :-p
14s3029:: 各原子の発光スペクトルは電子の挙動によって決まるようですが, これは同位体においても同様のスペクトルをもつのでしょうか. M: 重水素の発見, と言ってみるテスト
14s3030:: 物理では「電子は存在するが大きさのないものだ」と表現してある本を読んだことがあります. 私は確かに実験結果から考えればそうなるということは納得できますが, 現実的に考えると「大きさはないのに存在する」ということは大きく矛盾しているのではないのかと思います. その矛盾に大きな疑問をいだきながら「これは, そういうことなのだ.」と無理に納得しようとしていますが, はたしてこういうような無理に納得する, のみこんで覚えるということが, 科学者として良いものか疑問に思います. 先生はどのように思われますか. M: これのどこが「そうなるということは納得できます」なのか? 実験結果は現実ではないのか?
14s3031:: 光を波と考える場合, その波を伝える媒質は何だと定義されるのですか? // なぜ水素原子のスペクトルはとびとびの波長になるのでしょうか? M: それは定義されるようなものではない. 言葉の使い方が変. // ボーアの理論を説明したのだが...
14s3032:: ラザフォードの実験では $\alpha$ 線が金箔の原子核の近くを通ると曲がったり戻ってきたりするということでしたが, 逆に金箔の電子に引きつけられて曲がるということはないのですか. M: 14s3028 の前半参照
14s3033:: ボーアの原子モデルについてですが, 角運動量を量子化することによってどんなメリットが出てきたのでしょうか? M: 量子化しないで考えてみれば分かるのでは(?)
14s3034:: 光より速いものを作るためには化学の知識は必要だと思いますか? やはり物理の知識が重要ですか? M: 相対論を勉強すれば, 化学の知識が必要かどうか分かるのでは(?)
14s3035:: ある仮定を実験的に証明させるためにはどの程度の実験の成功が必要なのですか? どれくらいの不確かさまでが許されるのですか? M: 仮定の内容・論理や, 実験の種類によるだろう.
14s3036:: トムソン以前にも原子モデルを考えて発表した人はいたのでしょうか? // 原子には電子や陽子, 中性子があるということは, いつごろ, どうしてわかったのでしょうか? M: 長岡半太郎(?) // 読書感想文(仮)ネタ発見?!
14s3037:: 仮定を立てて, 実験事実と一致すればその仮説は正しいとしていたと言っていたが, もし 2 つの仮定を立て, どちらも実験事実と一致してしまった場合はどう考えていくのか. M: 一方を棄却する理由が見つかるまでは, 両方が同等に正しいとみなすしかない. 例えば, 原子の構成成分として電子があるというだけでは, トムソン説もラザフォード説も共に正しい.
14s3038:: 先日のノーベル賞の青色発光ダイオードについて, 青色の光の実用化はそれほど難しいのでしょうか? 光の色は波長の長さを変えるだけで変わるので, どの色でも難しさは変わらないと思いますし, 光について粒子の種類を問わないのならば光の色を変えることはなおさら簡単だと思うのですが. M: 具体的にどうやって波長の長さを変えるのでしょうか?
14s3039:: クーロン引力と遠心力がつり合わず, 「原子がつぶれる」ことは実際にあり得るのでしょうか. もしあるとしたら「原子がつぶれる」とはどういうことなのでしょうか. 原子は, 物質の最小単位であり, なくなることも, 新たに生み出されることも無いと学んだのですが..... M: その後の量子力学の発展により, 原子が有限の大きさを持つ理由は説明された.
14s3040:: 今回の授業では, 原子モデルが多数出ましたが将来, 今の原子モデルが変わることがありますか? M: 14s3021 参照, 14s3037 参照
14s3041:: 小さな粒子は波としての性質をもつと説明されていましたが, 大きな粒子でも波としての性質をもつ粒子はあるのですか. M: ド・ブロイの物質波の式に, 何か制限は付いているか? 適応できなくなる境界線があるだろうか? // マクロな物質の波長はどのくらいか?
14s3042:: 光は粒子であり波であるというお話でしたが, 粒子であり波でもある物質といわれてもあまり想像できないのですが, 存在しうるものなのですか? M: あなたが想像できないものは存在し得ない, という主張ですか?
14s3043:: 光が波と粒子の性質をもつことを説明されましたが, 他にその 2 つの性質をもつことで矛盾することはありますか? M: 質問の意味が分かりません.
14s3044:: 金属表面に UV を当てると電子が運動エネルギーを持って飛び出してくるというふうにおっしゃっていましたが, 光に関しては, 高エネルギーであることが強い光であると解釈して問題ないのでしょうか. また, 強い光というのは私たちの目で見て明るい光であることと同義なのでしょうか. M: 問題が大有りです. その考え方では, 光電効果の敷居振動数を説明できません.
14s3045:: 電子のエネルギーにおいて, 運動エネルギーは正であるのに対し, ポテンシャルエネルギーは何故負になるのですか? M: 物理学の電磁気 (静電気) の復習が必要か(?)
14s3046:: 原子のスペクトル観測は水素を用いているのがほとんどですが何か理由があるのでしょうか. M: 意味不明. いつ何のための観測? ``ほとんど'' の根拠は?
13s3010:: 光が電磁波の一種という考え方がありましたが, 光に分類される波長はどこからどこまでなのでしょうか? 可視光線だけですか? M: 狭義には可視光線のことだが (波長範囲は自分で調べてください), 広義には赤外線・紫外線・X 線・ $\gamma$ 線を含めることもあるらしい.
13s3012:: 差を表す記号として $\Delta$ デルタが使われていますが, 何故この文字が選ばれたのでしょうか. また, 最初に使い始めたのは誰だったのでしょうか. M: 選ばれた理由の想像はできるが, 私は本当のところは知りません. 調べてわかったら, 教えてくださいネ :-) それとも読書感想文 (仮) のネタ?
13s3020:: ラザフォード散乱の説明の際, 核の近くを通った $\alpha$ 波は核に近づくように曲がると書かれていましたが, + と + なら反発して離れる方向に曲がらないのでしょうか? M: どうして講義時間中のその時に指摘しなかったのでしょうか? (;_;) 指摘しないことに利点はある?? こういうことは, 黙っているというイヂワルをしないで, その場で指摘して下さい.
13s3025:: ボーアの水素原子モデルでは電子の平面運動のみ扱っているということであったが現実世界が 3 次元であることを考えると 2 次元での理論が 3 次元で適用できるものはこのモデル以外に何があるか気になる. M: 質問になっていません. // 三次元空間内で二次元的な運動をしているモノのことか? ボールを投げた放物線とか??
13s3030:: 物質波の考え方から, どんな物質も波としての性質を持つとのことですが, マクロな物質において波としての性質を示した事例などはあるのですか? M: 14s3041 参照
13s3033:: 「光」には波動と粒子の二重性があるということでしたが, 携帯電話で使われる「赤外線通信」も「光」と同じような原理なのでしょうか? M: ``「光」と同じような原理'' とは, 何の話か?
13s3041:: 電子レンジが光るのは, 温めるための何かを出すための副反応? みたいなもの? // 光から可視範囲の波長を取り除けた光は, 真っ暗ですか. M: 調理室が明るく照らされる話ですか? 製品によると思いますけど, 動作していることを示すためでは(?) それとも皿の縁やアルミ箔の端や角などで放電する話(?) // もしも可視光でない光が見えたならば, それって可視では? :-p
11s3001:: ハイゼンベルグの不確定性原理はどのようにして導かれたのでしょうか. M: 読書感想文 (仮) のネタ発見!?

rmiya, 2014-11-27