No.3
- 回答日時:
No.2 です。
全体の話は知りたければ、こんなサイトを見てください。↓
https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/atom/ryuuha/d …
余談ですが、お示しの質問文は、表示するフォントによっては
・速度:ローマ字のヴイ = v
と
・振動数:ギリシャ文字のニュー = ν
が同じ文字に見えます。
①②:速度:ローマ字のヴイ = v
③:振動数:ギリシャ文字のニュー = ν
です。
もし、そんなことで混乱しているのであれば、ちゃんとしたフォントで見て、「異なった文字である」として説明を読んでください。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
「電子」と「光子」では、そもそも「モノ」が違います。
電子は、原子の中で原子核の周りをまわっているものであり(古典的な説明ですよ)、原子から離れた「自由電子」は「電流」として導体を流れ、電気製品を動かします。
ちゃんと「質量」や「電荷」を持っています。
光子は、通常は「波」と考えられている「光」(電磁波)が「粒子としての性質も持っている」として仮想的に考えられているもの。質量は「ゼロ」だし、電荷も持っていないので、見たり触ったりしたことのある人はいません。
光が「粒子」としての性格を持つことは、有名なアインシュタインの「光量子仮説」で提唱されたものですね。(これはいまだに「仮説」です)
>①ドブロイ波
光が「波」であるのに「粒子」としての性格も持っているなら、逆に「粒子」である電子も「波」の性質を持っているに違いない、ということで仮想的に考えられたもの。「物質波」という仮説を提唱した科学者の名前から「ドブロイ波」と呼ばれます。これも「仮説」です。
要するに、次の電子に対する②と、光に対する③を「等価である」としたものです。
従って、「光」にも「電子」にも適用するものです。
#1 さんは「光子:×」にしていますが、「λ=h/p」は③から得られる式なので、上記のように「光子:〇」だと思います。
>②E=1/2mv^2 p=mv
運動エネルギー E、運動量 p ということですね。
上に書いたように、「粒子」である電子は、この式で定義される力学的な「運動エネルギー」「運動量」を持ちます。
この式は「粒子」である「電子」に対する式。
>③E=hν p=hν/c=h/λ
ということは、「粒子的性格」も持つという光にも「運動エネルギー」「運動量」があるはずだとして、対応する「光」の「運動エネルギー:E」「運動量:p」をこのように定義したもの。
この式は「波」である「光」に対する式。
>④連続X線の最短波長λ₀=hc/eV
これがどのような場面・条件で出て来たものかが分からないと何とも言えません。
電荷 e の電子を電圧 V で加速して E = eV の運動エネルギーを持たせ、その電子に急ブレーキをかけて停止させたときに放出される「制動X線」の話をしているのであれば、「制動X線」(X線は「電磁波 = 光」です)のエネルギーが上の③のように
E = hv = hc/λ
なので、これが電子の運動エネルギー eV に等しくなるのがエネルギー最大(波長最小)なので、このときの波長を λ₀ と書けば
eV = hc/λ₀
→ λ₀ = hc/eV
従って、これは「X線」つまり「光」に対する式です。
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