宇宙線のスペクトル測定(X線やγ線など)をどんな装置でどのように測定するのですか?装置の種類とか教えて下さい。暇だったので何気なく思った疑問です。お願いします。

A 回答 (1件)

専門外の者ですが解答がつかないようなので少しだけ…



http://www.u.phys.nagoya-u.ac.jp/uxgj.html

http://icrhp9.icrr.u-tokyo.ac.jp/japanese/

上がX線,下がガンマ線で宇宙を眺めている研究室のホームページ(の一例)です。お暇でしたら巡回してみてください。いろいろ書いてあります。

ここではX線は主に比例計数管,半導体検出器,シンチレーション計数管でそのエネルギーを,ガンマ線は空気中のシャワーのチェレンコフ光の強度を見てエネルギーを測定するようです。
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この回答へのお礼

本当にありがとうございました。教えていただいたホームを覗いたら大体でしたが理解できました。またなにかのときには宜しくお願いします。ありがとうございました。

お礼日時:2001/07/25 16:46

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Qパワースペクトルのパワーの意味について

すごく基本的な質問です。 パワースペクトルとは、フーリエ変換の絶対値の二乗という定義だと理解しておりますが、なぜこれがパワーすなわち力になるのでしょう?
パワースペクトルのパワーの意味は力という意味ではなく、何か別な
概念を表しているのでしょうか?
上記の定義では、ディメンジョンがニュートンになるようには、思えないのですが。

Aベストアンサー

パワーというのは、日本語では「仕事率」のことです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BB%95%E4%BA%8B%E7%8E%87
ちなみに、力はフォース(force)です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%9B

パワースペクトル密度は次元というか単位でいうと、「W/Hz」で、1Hzあたりの仕事率(電力)になります。

Q宇宙での宇宙線の被ばく量

最近民間航空機の乗務員が宇宙線対策を政府に要望したというニュースを読み驚きました。
月面などの宇宙空間で暮らすとしたら
年間の被ばく量はどれくらいになるのでしょうか?
地球上では通常、2ミリシーベルトぐらいらしいのですが

Aベストアンサー

「バンアレン帯 放射線」などをキーワードに探してみました。

放射線利用技術試験研究データベース - 宇宙飛行士の放射線防護
http://www2.rada.or.jp:8180/member/synopsis/030169.html

| 平常時には宇宙線線量率は約1mSv/日と比較的低線量率である。

年間にすると、365ミリシーベルトの計算という事でしょうか…?
宇宙服の性能、宇宙船の防護性能、太陽フレアなどで一概に値を決められないと思いますが。
透過力の高いガンマ線よりも、破壊力のある重イオンなんて物が降って来るという事のほうが問題のようです。

参考URL:http://www2.rada.or.jp:8180/member/synopsis/030169.html

Qスペクトル

現在、大学で化学の勉強をしているのですが、スペクトルの意味がよくわかりません。教科書にもスペクトルの意味は書かれていないにもかかわらず頻繁に
出てきます。原子スペクトル、スペクトル線などのように書かれていることもあります。
よろしく尾根がします。

Aベストアンサー

化学(特に有機・無機化学)で出てくるスペクトルはほとんどの場合、原子や分子による光(電磁波)の吸収・発光を扱ったものです。
紫外可視吸収スペクトルなら、ある波長の光を、どれだけ原子・分子が吸収するか、ということを波長ごとに調べて、それをグラフ上に表したものです。
赤外スペクトルは紫外可視と同じことなのですが、当てる光が、紫外・可視光から、赤外光に変わっただけです。
基本的に、吸収スペクトルは当てる光の波長領域が異なるだけで、やっていることは変わりません。
有機化学で良く出てくるNMRは、磁場をかけた中での原子・分子によるラジオ波の吸収を調べるものです(現在の機械では発光を調べているのだが、それは後々習うでしょう)。
測定機械のしくみとか、そもそもなんでその波長の光を吸収するのか?といった原理は違いますが。
発光は授業ではあまり出てこないかもしれませんが、吸収スペクトルとは逆に、原子・分子から出てくる光の強さを波長ごとに調べて、グラフにしたものです。これも対象とする光の種類によって名前がいろいろ分かれていますが、初等の講義で出てくる可能性があるのは、X線蛍光測定とか、紫外・可視の蛍光分光法くらいでしょうか。

スペクトルの絵を見たときに、形がいろいろとあったと思います。
原子からの発光・吸収は、非常に細い線として観測されるため、線スペクトルとかいったりしますね。ある特徴的な波長の光とだけ相互作用するため、細い線となります。
一方、分子になると、吸収・発光は広がり、山形になってきます。なんで?というのは講義で教わるでしょう。

化学(特に有機・無機化学)で出てくるスペクトルはほとんどの場合、原子や分子による光(電磁波)の吸収・発光を扱ったものです。
紫外可視吸収スペクトルなら、ある波長の光を、どれだけ原子・分子が吸収するか、ということを波長ごとに調べて、それをグラフ上に表したものです。
赤外スペクトルは紫外可視と同じことなのですが、当てる光が、紫外・可視光から、赤外光に変わっただけです。
基本的に、吸収スペクトルは当てる光の波長領域が異なるだけで、やっていることは変わりません。
有機化学で良く出...続きを読む

Q宇宙線について

宇宙線について
インターネットで知ったのですが、
宇宙線というものがあり、建物や、山自体を透視撮影できるみたいですが、
1.撮影方法はザックリどのようにするのでしょうか?
 人間のレントゲンみたいに、下に撮影用の板みたいなのを挟んで撮影するのでしょうか?
2.宇宙線でアルミニウムの透視撮影は可能でしょうか?
 宜しくお願い致します。

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質問を読んでいて、理論的な話なのかな?と思っていたんですが、現実に何かを撮影したいのでしょうか?

宇宙線は既出ですが、宇宙から飛んでくる色々な電磁波の総称で、地球には大気があるのでほとんど地表面には飛んできません。

もし山を透過撮影できるほどの強力な電磁波が降り注いでいたとすると、私たちは24時間365日レントゲン撮影をされている状況になるので生きていけません。

何か地中に埋まっているものを撮影したいとかでしたら、考古学関係の装置が色々あるかと思いますが。

Qスペクトル解析と周波数解析の違い

今までどちらも同じ意味だと思っていたのですが、スペクトル解析と周波数解析は何が違うのでしょうか?
また、フーリエ変換によってスペクトル密度を求めるのはスペクトル解析とは言わないのですか?

Aベストアンサー

当方では「建築関連の研究所」

複数の変動成分が混在しているデータの解析時には,周波数解析を用いています.

周波数解析として最も一般的なものはFFT (高速フーリエ変換 : Fast Fourier Transform) ですが,FFTは定常性と線形性を仮定している為,生体信号の様な非定常で非線形なデータの解析にはその他の解析手法の方が適している場合もある様ですが。

FFTもスペクトラムアナライザも周波数分析ができるという点に付いては同じと解釈しています。

しかし,FFTは離散データに対して,数学的処理を加えるのに対し、スペアナはあくまで電子回路によって信号を分析しますので、解析原理はかなり異なるようですが。

私は、フーリエ変換の理論は基本的にスペクトラムの解析になると思います。

実務的には。低い信号「質量に加わる外力の成分分布」を試験体に加える場合。
センサーの設置と認識感度と細分子誤差の問題もありますが、おおむね。
FFTの原理の方を採用しています。

ところで、ご質問は、同一時間帯に存在した、外力Pに対して、Pの成分密度を調べるに付いての検出方法とか理論面のご質問だと思いますが。
この部分については、実験実務者の私より、論理のご専門家に、ご回答を聞かれる方が良いと思います。

当方では「建築関連の研究所」

複数の変動成分が混在しているデータの解析時には,周波数解析を用いています.

周波数解析として最も一般的なものはFFT (高速フーリエ変換 : Fast Fourier Transform) ですが,FFTは定常性と線形性を仮定している為,生体信号の様な非定常で非線形なデータの解析にはその他の解析手法の方が適している場合もある様ですが。

FFTもスペクトラムアナライザも周波数分析ができるという点に付いては同じと解釈しています。

しかし,FFTは離散データに対して,数学的処理を加...続きを読む

Q宇宙で作業していた人が銀河宇宙線にあたる

銀河宇宙線ってもの凄い高エネルギーらしいですね。
太陽風でさえ地球付近で10万度あるとのことですが
それよりもっとエネルギーが高いとか。全然知りませんでした。
地球の大気さまさまですよね。

ふと宇宙ステーションとかで外で作業している人が
運悪く銀河宇宙線に当たったらどうなるか疑問に思いました。

一瞬で蒸発してしまうと思いますが
それとももっと醜い死に方をするのでしょうか。
また銀河宇宙線に当たるという運の悪さは確率的にどの程度でしょうか。

Aベストアンサー

書き方が悪かったかもしれませんが、X線は人間の体を通過する際、一部が体に吸収されます。
この吸収の度合を見ることで、人間の体内を写し出しています。
ですからX線は人体で一定割合が吸収されるので、人体に有害といえます。
宇宙線の中のX線も同様ですから、当然被曝します。
宇宙線の粒子のエネルギーが高くなるにつれて、人間の体を透過する割合が上がっていき、高いエネルギーになると完全に通過してしまうようになります。

ガンマ線は非常に幅広いエネルギーを持っている粒子が含まれます。
一括りに危険かそうでないかを言うには、エネルギーが広範に渡っています。
X線に近い、低エネルギーのガンマ線は危険ですが、高いエネルギーのガンマ線は人体を通過してしまうため、危険度は低いと言えます。

Qスペクトルについて

大学の授業でスペクトルをやりました。レポートが出たのですが意味がわかりません。

1,原子はなぜ輝線スペクトルなのか?

2,原子が変わるとスペクトルが変わるのか?

についてです。教えてください。

Aベストアンサー

<<長文になってしまいましたので、最初にお断りを...>>

ほとんど単一の波長と言っていいような波長幅の非常に小さい単色光(が1本または複数並んだ)のスペクトルを「輝線スペクトル」と言います。これと対になる言葉が「連続スペクトル」です。

> 1,原子はなぜ輝線スペクトルなのか?

の逆が、「分子はなぜ連続スペクトルなのか?」という質問になりますが、例えばこれに対する回答は下記URLなどにありますので、参考に見ておかれるとよいと思います。

さて、本題に戻ると、実はo_tmさんの少し前の質問者に同様の回答をしたので引用しておきます。

<<以下引用>>
吸収スペクトル・発光スペクトルなど、光のスペクトルの横軸は一般に波長(単位はnmが多い。赤外は波長の逆数の波数を使うのが一般)です。波長λの光の振動数(周波数)νは、ν=c/λ(cは光速)となります。この振動数νを持つ光に含まれる光子1個は、hν(hはプランクの定数)なるエネルギーを持っています。これから分かるように、スペクトルの横軸は「光子のエネルギー」の情報なのです。

分子内の電子が飛び飛びのエネルギー値しか取り得ない(量子化されている)ことは習いましたね。そして何にもしない(熱や光で励起されていない)状態では、各軌道にある電子はその軌道内で最も安定な低い準位(基底状態)にあります。そこに、この基底状態とその一つ上の準位とのエネルギー差に等しいエネルギーを持った光子がやってくるとその光子(のエネルギー)を吸収して電子は一つ上の準位にあがることができます。これが紫外可視域の波長で見られる光の吸収現象です。そのため、照射する光の波長を連続的に変えていくと、各軌道の基底状態とその一つ上の準位とのエネルギー差に一致するエネルギーに対応する波長の光だけが選択的に吸収されるのです。
発光スペクトルや蛍光スペクトルも同様です。これら光子を放出する方は、熱や光照射で励起されて一つ上の準位に上がった電子が基底状態に落ちてくる時に、その差のエネルギーを持つ光子を放出する、という発光現象です。
ポイントは、スペクトルの縦軸である"強度=光子の数の情報"にあるのではなく、横軸がもつ"波長=光子のエネルギーの情報"の方にあるのです。
<<引用終わり>>

原子スペクトルでも原理は全く同じで、電子が励起準位から基底準位に落ちる時に差のエネルギーに等しいエネルギー=波長を持つ光子となって放出されるのが、原子発光スペクトルなのです。そして、原子内の電子状態は、分子軌道内のそれと違って、それぞれの準位のエネルギー値が幅を持たないピュアな構造であるため、遷移間のエネルギー差も幅のない数値(1本ではなく近接した複数本のことはあります)しか取り得ません。そのため放出される光の波長も幅のない単色光となり、輝線スペクトルを示すのです。(ただし、原子スペクトルでもガスの圧力が非常に高くなって原子の密度が高くなると、圧力幅といってスペクトル線の幅が広がって分子線に近づいてきます。)

原子の種類(元素)が違えば、その原子内の電子のバンド構造も違います。だから、励起→基底間のエネルギー差も違ってくるので、元素ごとに固有の輝線スペクトルとなります。

参考URL:http://www.chemistryquestion.jp/situmon/shitumon_senmon_kagaku24_continuous_spectrum.html

<<長文になってしまいましたので、最初にお断りを...>>

ほとんど単一の波長と言っていいような波長幅の非常に小さい単色光(が1本または複数並んだ)のスペクトルを「輝線スペクトル」と言います。これと対になる言葉が「連続スペクトル」です。

> 1,原子はなぜ輝線スペクトルなのか?

の逆が、「分子はなぜ連続スペクトルなのか?」という質問になりますが、例えばこれに対する回答は下記URLなどにありますので、参考に見ておかれるとよいと思います。

さて、本題に戻ると、実はo_tmさんの少し...続きを読む

Q北緯x度と南緯x度の国は半年遅れで同じ季節でしょうか?

北緯x度の国と南緯x度の国は半年遅れで同じ季節でしょうか?
ところで日本と南アフリカは赤道をはさんでほぼ対称に位置しています。
そこで疑問なのですが、何故南アフリカ人は黒人なのに
日本人は黒人でないのでしょうか?
照りつける太陽の総量は2国とも同じはずです。
太陽の総量と肌の色は比例すると思うのです。
だとするなら日本と南アフリカは照りつける太陽の量は
同じなので、肌の色も同じになるのではないのか?
というのが僕の疑問です。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

#3です。
南アフリカ共和国のことだったのですね。うっかりしました。私の勘違いです。南部アフリカのことだと思ったのです。申しわけありません。

誤解がわかったところで、再度回答することをお許しください。
まず南アフリカ気候は、日本と同緯度地域にありますが、だいぶん様子が違うようです。おおまかにいって四つに分けられ、東部が熱帯湿潤、南部が地中海性、北部がステップ、西部が砂漠となっています。そういう意味では単純に比べられません。日本のような四季はほとんどありません。

http://www.geocities.co.jp/SilkRoad-Ocean/7870/weather1.html

また、我々モンゴロイドは温暖なスンダランド(数万年前のインドネシア付近)から直接日本へ来た人々と一旦バイカル湖の極寒地域に移住した人が遅れて日本へやってきた人達とおおまかに二つにわけられます。少なくとも、現在の日本人の外形的な特徴は今の温帯モンスーンで形作られたものではないのです。このことも短順位比較できない理由になります。

一方、南アフリカの住人はどうかといいますと、古い原住民はコイサン人という人達です。揶揄的に白人が呼んだブッシュマンという名で知られた人たちです。
参考URL↓のブッシュマンの人達の写真をごらんください。彼らは、日焼けしていますが、肌の色は黒くはありません。肌は黄褐色ですし、骨格もモンゴロイドに近い特徴を持っています。(しかし、血清学的にはネグロイドと同系らしい)
しかし、現在の南アフリカを見ると、黒人の人ばかりですよね。それは、バンツー系(黒人)といわれるアフリカ中央部に住んでいた人たちが西暦700年頃あたりに南下して移住してきたためです。ごく最近なわけです。
現在は、これらの人もしくは混血の黒人系の人ばかりで、コイサン人はカラハリ砂漠だけに住む少数民族となってしまっています。
つまり、多数派のバンツー系の人達が褐色や類黄色などの薄い色に変わるのに要する充分な時間が経っていないのです。

参考URL:http://www.hoodia.jp/bushman.html

#3です。
南アフリカ共和国のことだったのですね。うっかりしました。私の勘違いです。南部アフリカのことだと思ったのです。申しわけありません。

誤解がわかったところで、再度回答することをお許しください。
まず南アフリカ気候は、日本と同緯度地域にありますが、だいぶん様子が違うようです。おおまかにいって四つに分けられ、東部が熱帯湿潤、南部が地中海性、北部がステップ、西部が砂漠となっています。そういう意味では単純に比べられません。日本のような四季はほとんどありません。

http://ww...続きを読む

Qスペクトル項(Cの基底状態のもの)

スペクトル項の求め方が複雑でいまいちわかりません。スピンとか、磁気方位量子数とかの意味も理解できません。Cの基底状態のスペクトル項の求め方を知っている方がいたら、ぜひよろしくお願いします。

Aベストアンサー

原子スペクトルと原子構造 第2版 エンジニアス・ライブラリー
G.HERZBERG (著), 堀 健夫 (翻訳)
出版社: 丸善 ; ISBN: 4621029770 ; (1988/03)

を一読されることをオススメします.
量子力学や他の分光の本に比較して,質問者さまのような要望に対して
よくまとまっていると思います.言わばそのバイブルです.

CI(シーワン,中性のC原子,分光学的な書き方です)は電子が6個です.
電子を一個一個みて行きましょう.

まず電子を下の準位から入れていきます.
下からとは,n=1では1s軌道のみ,
n=2では2sと2p(2px,2py,2pz)軌道があります.
それぞれの軌道には,パウリの排他律から,電子は2個までしか入れません.
何故2個かと言えば,電子は上向きのスピンと下向きのスピンの2通りが取れて,
電子はフェルミ粒子ですから同じ量子数の状態には成り得ないからです.
フェルミ粒子はスピン量子数が半整数で,電子の場合は±1/2です.
(ここでスピンとは,回転物体のスピン軸のイメージで宜しいかと思います.)

さて電子を入れていくと,1sに2個,2sに2個,2pに2個入ります.
s軌道は方位量子数l=0で,p軌道はl=1です.
Cの基底状態では,2p(l=1)に2個あるので,
全方位量子数L=l1+l2=2です.
従ってスペクトル項の記述ではS,P,Dの「D」に相当します.

さてスピン量子数ですが,3つある2p軌道の何処に入るかで異なります.
例えば2pxに2個入っているなら2個の電子スピンは+1/2と-1/2で,
全スピン量子数S=s1+s2=0ですが,
2pxに1個,2pyに1個ならば,
S=+1/2+(-1/2)=0とS=+1/2++1/2=1との2通りがあります.
つまり,S=0とS=1の状態があることになります.
スペクトル項の約束に従えば,S=0は一重項,S=1は三重項になるので,
「1/2」か「3/2」を上付きで書きます.
(量子化軸に対して,S=1は+1,0,-1の成分を持てるので3重項になります.)

全角運動量J=L+Sです.

それぞれの量子数は量子化軸への成分を考えます.
例えばJ=2ですと,量子化軸に対して0°,30°,0°,-30°,90°のとき,
量子化軸成分が整数となって,+2,+1,0,-1,-2です.
従ってJ=2の縮退度は2J+1=5となります.

などなどです.
記憶違いから間違いがありましたらすみませんが,
要は上記のように,電子がどのように入っているか,に注目して考えて行きます.

スピンの意味は古典的には,地球の自転,コマの回転と同じと考えて差し支えありません.
回転物体の角運動量は右ネジの法則で定義される向きになります.

磁気量子数は,上記のpx,py,pzの何処に入っているかに関係します.
ある量子化軸に対して,例えばpxは右ネジの方向に回転するp軌道の電子とすれば,
pyはその逆周りの電子,pzは量子化軸が直径方向のp軌道となります.
グロトリアン図ではなくカストラーダイアグラムで考えると分かりやすいのですが,
磁気量子数mの変化Δm=1のときは右回り偏光,-1は左回り偏光と言う具合に,
観測で検出されます.

いろいろざらざらと書きましたが,まずはヘルツベルグをどうぞ!

原子スペクトルと原子構造 第2版 エンジニアス・ライブラリー
G.HERZBERG (著), 堀 健夫 (翻訳)
出版社: 丸善 ; ISBN: 4621029770 ; (1988/03)

を一読されることをオススメします.
量子力学や他の分光の本に比較して,質問者さまのような要望に対して
よくまとまっていると思います.言わばそのバイブルです.

CI(シーワン,中性のC原子,分光学的な書き方です)は電子が6個です.
電子を一個一個みて行きましょう.

まず電子を下の準位から入れていきます.
下からとは,n=1では1s...続きを読む

Q輝線スペクトル

「原子内の電子のエネルギー準位は量子化されている」という表現が理解できません。どなたか、門外漢にもわかるよう噛み砕いてください。

Aベストアンサー

エネルギーはプランク定数という値(h)の整数倍の大きさしか取れない、というのがエネルギーの量子化の意味です。

わかりやすいように、重力の位置エネルギーで考えてみましょう。
高い場所に行くのに滑らかな坂を登れば、位置エネルギーは連続した値をとります。
しかし、高い場所に行くのに階段を登れば、位置エネルギーはある決まったいくつかの値しかとれなくなります(決まった値の中間の値はとれなくなります)。これが量子化です。


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