痔になりやすい生活習慣とは?

光電効果において、より結合エネルギーが大きい内殻の電子が飛ばされるのはなぜでしょうか。感覚的には逆のように思います。結合エネルギーが大きいと、飛び出す電子の運動エネルギーが小さくなり、原子核の受ける反跳エネルギーが小さくなるため、という説明を読んだのですが、いまいちよくわかりません。

別質問にアドバイスしたとき以前抱いたこの疑問を思い出しました。物理学は大の苦手です。よろしくお願いします。

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A 回答 (4件)

siegmund です.



> まだ直感的なイメージがつかめないのが
> 「運動量保存則の制限(イオンが動かないといけなくなる)がシビアになる」
> というところです
> 何か直感的にわかるような例を出していただけないでしょうか?
>(例えばボールをぶち当てるというような

すみません,うまい説明が思いつきません.
もうボロが出かけています(^^;).
直感的には,入射電磁波のエネルギーが大きいと電子は前方に散乱されると思います.
ビリヤードで2つくっついた的球に手球を当てるとき,
手玉のスピードが大きければ2つの的球は大体前方に行きますが,
スピードが小さければ的球は比較的横方向にも行きます.
説明になっていないかも知れない.

前の私の回答で,グラフの縦軸は logσ と訂正してください.
また,L殻の吸収端のところの尖りは正確には3つに分裂します.
L殻の角運動量が3つあることの反映です.

> K, L, M,...殻からの光電子の割合の計算式などはあるのでしょうか?
Z^5 (mc^2/hν)^(7/2) に比例するという記述は目にしました(物理学辞典:培風館).
Z は原子番号です.

多分,X線分光,とくに EXAFS あたりの本に何か説明があるのではないかと思いますが
今手元に資料がありませんので,このあたりでご勘弁下さい.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
やはりこのような現象を直感的に考えることに無理があるのかもしれませんね。
示していただいた式ですが、殻の違いによる光電子の割合を示したものではないですよね?この点を知りたかったのですが、私の書き方が悪かったようで、お手数かけました。
EXAFSではなく、XPSの本はちょこっと見てみましたが、私の頭では理解不能でした(笑)。古典的な光電効果の話と、XPSのスペクトルを関連付けて解説してくれる本があるといいんですけど、まず私が物理、量子化学の基礎を勉強することが必要かもしれません…。

お礼日時:2001/12/19 13:15

 siegmundさん、詳しい解説を有り難うございました。

私も勉強になりまし
た。(いい加減な説明をしてしまいました)

>そこらへんは人やグループによって多少用語の使い方に違いがあるかも知
>れません.
そうですね。私が教えてもらった講師はコンプトン効果について「自由電
子とみなせる最外殻起動電子との衝突によって」と講義をしましたが、友人
は別の講師によって「最外殻でなくとも」というニュアンスで講義を受けて
いました。この辺は分かれているというか言葉の使い方が違うようです。私
が受験した国家試験を考えたときには、siegmundさんがおっしゃるように、
狭義に考えた方が答えが出てきやすかったです。(このへんは受ける試験に
よって違うのでしょうね)
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この回答へのお礼

なるほど。講義での説明の仕方が参考になりました。siegmundさんへの補足に書いたようにこの点に関しては一応解決しました。ありがとうございました。

お礼日時:2001/12/13 17:39

物理屋の siegmund です.


こういう話は直接の専門でないので,物理屋としての常識程度の回答です.
あまり突っ込まれるとボロが出ます(^^;).

> 光電効果によって内殻の電子が飛ばされるのではなく、内殻電子が飛ばさ
> れるから光電効果だと理解しているのですが。

普通,光電効果というと,光を吸収した固体の表面から電子が外へ出てゆく
現象を言うように思います.
電子が自由電子であったか,内殻電子であったかは問わないようです.
そこらへんは人やグループによって多少用語の使い方に違いがあるかも知れません.

光子のエネルギー hνが電子の原子核による束縛エネルギー E_b より大きければ
(X 線でないとだめだと思いますが)
エネルギー的には電子を飛び出させることができます.
このとき,余ったエネルギー hν-E_b が電子の運動エネルギーになります.
X 線の振動数が十分大きくてK殻の電子を叩き出せるくらいのエネルギーを持っていれば
当然L殻,M殻...の電子も叩き出せるわけです.
もちろん,元K殻の電子より元L殻の電子の方が運動エネルギーが大きい.
ところで,保存則はエネルギーだけでなくて,運動量の方も必要です.
やっと電子を叩き出せるくらいのX線のエネルギーだと,
叩き出された電子の運動エネルギーは小さいですから運動量も小さく,
運動量保存則の制限はあまりシビアではありません.
ところが余ったエネルギーが大きいと電子の運動量も大きくなるわけで,
運動量保存則の制限(イオンが動かないといけなくなる)がシビアになります.
そこらへんが反跳がどうこういう話なのです.


σ

│    
│ │\   
│\│ \    
│    \     
│     \      
│      \ │\
│       \│ \
│           \
│            
└───────────── log hν
  L      K


実際,X線の吸収断面積σ(吸収の確率と思って結構です)は
上の図のようになっています.
横軸で右に行くほどエネルギーが高い.
右端の方からエネルギーを低くして行きますと,
運動量保存則の制限がだんだん緩和されますからσは大きくなりますが,
K殻の束縛エネルギーより小さくなるとK殻の電子を叩き出せません.
それで,hνがK殻の束縛エネルギーに等しくなるところで
急激に吸収断面積が減ります.
図のKのところがそれで,K殻の吸収端と言います.
Kより低エネルギー側ではL殻の吸収が主体で,
L殻の束縛エネルギーのところでまた同じようなことが起こります.
今度はL殻の吸収端といいます.

> 例えばK吸収端より高いエネルギーの単色X線を当てたとき、
> 結合エネルギーのより小さいL殻からの光電子が、
> K殻からの光電子より多く出ると考えてよいでしょうか?
上の説明のように,K殻の光電子の方が多いことになります.
余分なエネルギーは電子の運動エネルギーになるだけですから,
エネルギーに余裕があるからと言って散乱確率が増えるわけではありません.

> コンプトン効果については、軌道電子ではなく自由電子への作用だと思っていました。
そこら辺は必ずしも統一がとれていないようです.
一番狭義には自由電子による電磁波の散乱で,電磁波の波長が短い場合(X線など).
この場合にはトムソン散乱(波長が長い場合で古典的)と対抗して使われます.

もう少し広義には,自由電子による電磁波の散乱を(トムソン散乱も含めて)
コンプトン散乱といいます.
相対論的量子力学を用いてこの意味のコンプトン散乱の断面積を計算したのが
クライン・仁科の公式です.

もっと広義には原子核に束縛された電子による散乱も含めてコンプトン散乱
というようです.

この回答への補足

ありがとうございます。だんだんわかりかけてきたんですが、まだ直感的なイメージがつかめないのが「運動量保存則の制限(イオンが動かないといけなくなる)がシビアになる」というところです。おそらく高校物理がわかっていないためと思うんですが、何か直感的にわかるような例を出していただけないでしょうか?(例えばボールをぶち当てるというような。)無理を言ってすみません。

また、K, L, M,...殻からの光電子の割合の計算式などはあるのでしょうか?(多分数式を示されても私には理解不能ですが、どんなパラメータが入っているかなどでも参考になるかもしれないと思って)

コンプトン効果については「実際は断面積からいって、hνが電子の結合エネルギーより十分高い場合が重要であるので電子を"簡単のため"自由電子とした」という注釈が書いてある本があり、siegmundさんの回答と合わせて解決しました。ありがとうございました。

補足日時:2001/12/13 17:32
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光電効果によって内殻の電子が飛ばされるのではなく、内殻電子が飛ばさ


れるから光電効果だと理解しているのですが。外殻電子が飛ばされればコン
プトン効果ですから。
 答えになってないかも知れませんが。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
コンプトン効果については、軌道電子ではなく自由電子への作用だと思っていました。で、ご指摘を受けあわててもう一度調べたところ、軌道電子への作用のような図で説明している教科書などもあり、混乱してきました。どちらが本当なんでしょうか?

また、例えばK吸収端より高いエネルギーの単色X線を当てたとき、結合エネルギーのより小さいL殻からの光電子が、K殻からの光電子より多く出ると考えてよいでしょうか?直感的にはこちらになると思うのですが…。

混乱して申し訳ないです。よろしくお願いします。

補足日時:2001/12/13 00:43
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Q光電効果

光電効果の過程について質問です。

上司が、
光電効果とは原子が光子を吸収し、そのエネルギーの担い手として軌道電子を放出する相互作用で、K軌道の放出割合が多いのは原子核から近いためである。光子が直接軌道電子に当たるというご認識をよくしやすい。
と話をしていました。

大学では光子と物質の相互作用は、対象が4つで(1)軌道電子(2)原子核の作る場(3)核子(4)中間子であると習いました。
僕の認識では光電効果は(1)との相互作用の結果、光子が吸収される。というものです。

みなさんの解釈を教えて下さい。またこの場合光子のモーメンタムはどのように保存さているのでしょうか?

Aベストアンサー

 上司さんの説明はおかしいように思います。

 光電効果は電磁波が物質中に到達できる範囲で起こります。従って、物質表面が最も反応することになります。

 金属であれば、多くの電子は原子核を離れて自由電子となり、ポテンシャルエネルギーが最低で安定するよう、金属表面に集中して分布しています(なお、平面でなく凹凸があれば尖っているほど集中する)。

 そこへ電磁波を当て、波長をだんだん短くしていくと、ある波長以下になると電子が飛び出します。まず飛び出してくるのは金属表面の自由電子です。

 自由電子は原子核からおおむね遠い軌道(内殻より外殻の方がポテンシャルが低いこともあるので、正確にはポテンシャルが小さい順)から順に自由電子となりますから、最も内側であるK殻は自由電子になりにくいのです。

 金属でない場合は自由電子はなく、物質表面の原子の、おおむね最外殻から電子が叩き出されます(これも、本当はポテンシャル順)。金属原子まで電磁波が到達した場合も同じです。最も内側のK殻の電子を叩き出すには、L殻の電子を叩き出せる波長より短い波長の電磁波が必要です。

 物質表面の原子から光電効果で電子が叩き出される場合、K殻から電子を叩き出すにはその外側よりも波長が短い、すなわり高いエネルギーの電磁波が必要で、その意味では最も電子が叩き出されにくいと言えます。

 K殻の電子も叩き出せるほど短い波長の電磁波の光電効果であるとして、電磁波照射中は次々と電子が物質表面の原子から飛び出して来ますから、表面の原子の物質の結合に関与していない電子は尽きてしまい、それを補うように次々と内側の原子から外側へ電子が移動することになります。

 このとき、光電効果で出てくる電子について、K殻からのものがどれくらいの割合になるかは、照射される光子の数(いわゆる明るさ)と物質内部から表面へ移動する電子の速さに依存し、単純にどうなのかを言うことはできません。

 具体的には、例えば表面が光電効果により常にK殻の電子まで不足するのか、物質の原子の結合はどの軌道のものか、その軌道に原子核は本来何個の電子があるか、等々が影響します。

 以上は一般論ですが、実際に放射線を照射すると、多くの物質でK殻からの電子が最も多くなります。これは原子核から近いためではなく、ポテンシャルエネルギーの大きさの問題です(原子核から近い、がポテンシャルの意味で言っているなら正解)。

 電子が電磁波で励起される(ポテンシャルの高い殻へ移動する)のは、電磁波光子1個当たりのエネルギーが移動する殻間のポテンシャルエネルギー差以上で、さらにポテンシャルの高い殻までではないときです。余ったエネルギーは熱となります。

 電子が原子から完全に飛び出す場合を考えると、例えば光子のエネルギー(波長の短さ)がL殻から電子が飛び出すには充分であっても、K殻からでは不足な場合、K→L殻などの原子内での殻間の遷移に使われてしまいます。

 そのため、観測可能なくらいの光電効果を起こすのであれば、K殻から電子を叩き出せる波長の電磁波が必要となります。反応として、K殻を差し置いてL殻やさらに外側の殻から光電効果が起こることはありません。K殻の電子を叩き出して、さらにエネルギーが余っていて、それがL殻の電子を叩き出すほどであれば、L殻からも電子が出てきます。さらに外側の殻も順次同様です。

 それが現象的にはK殻からの電子が最も多くなる理由です。

 なお、そうなる仕組みとして、電子を励起する電磁波が励起に必要なエネルギー以上で、かつ余剰が小さいほど起こりやすいということがあります。言葉を変えれば、光子が電子の励起について余剰が少ないほど、電子に吸収される確率が高くなるということです。

 それについて、波長と衝突断面積の関係といった表現をすることがあります。確率が大きいということを、衝突の断面積が大きいと表現するわけです。

 光子のエネルギーの余剰が少ないほど衝突断面積が大きくなります。その表現を用いれば、光電効果が起こるK殻の電子を叩き出すに足る電磁波では、K殻より外側の殻ほど余剰エネルギーが大きく、すなわち衝突断面積が「K殻>L殻>…」であるため、光電効果で観測される電子は、K殻のものが最も多くなる、という説明も可能です。

 上司さんの説明はおかしいように思います。

 光電効果は電磁波が物質中に到達できる範囲で起こります。従って、物質表面が最も反応することになります。

 金属であれば、多くの電子は原子核を離れて自由電子となり、ポテンシャルエネルギーが最低で安定するよう、金属表面に集中して分布しています(なお、平面でなく凹凸があれば尖っているほど集中する)。

 そこへ電磁波を当て、波長をだんだん短くしていくと、ある波長以下になると電子が飛び出します。まず飛び出してくるのは金属表面の自由電子です...続きを読む

Qレイリー散乱とトムソン散乱などの違い

レイリー散乱とトムソン散乱などの違い

こんにちは!
機器分析を勉強しているのですが、
レイリー散乱とトムソン散乱などの違いが分かりません。
簡単な認識としては

入射光と励起光の波長が等しいものがトムソン散乱で
入射光と励起光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱
入射光と反射光(回折光)の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と反射光の波長が違うものがコンプトン散乱という認識でいいでしょうか?

それと、コンプトン散乱は運動量が一定という解説がされていましたが、
入射光と反射光との波長が違っているという、これはどういうことでしょうか?

簡単でいいので説明してください。

Aベストアンサー

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分に短いときに起こる弾性散乱のことをトムソン散乱と呼ぶ」というくらいの認識でいいんじゃないかと私は思います。

原子や分子やイオンでは、電子遷移を起こす波長というのは紫外線や可視光線の波長ですから、
可視光線を試料に照射したときに起こるのがレイリー散乱と(アンチ)ラマンストークス散乱で、
X線を試料に照射したときに起こるのがトムソン散乱とコンプトン散乱である、
と考えていいです。


> という認識でいいでしょうか?

試料に照射する光のことを、励起光または入射光と呼びます。つまり励起光と入射光は同じものです。

X線回折実験では、散乱光(散乱X線)が互いに干渉することにより回折光(回折X線)ができます。回折光(回折X線)のことを反射光(反射X線)ということもあります。トムソン散乱は干渉性散乱なので回折が起こりますけど、コンプトン散乱は非干渉性散乱なので回折が起こりません。ですので、コンプトン散乱により出てきた光のことを反射光(反射X線)と呼ぶのは、間違いとまではいいませんけど、避けたほうが無難でしょう。トムソン散乱により出てきた光を反射光(反射X線)または回折光(回折X線)と呼ぶことは、まったく問題ありません。

これらをふまえると、

入射光と散乱光の波長が等しいものがレイリー散乱、
入射光と散乱光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱、
入射X線と散乱X線の波長が等しいものがトムソン散乱、
入射X線と散乱X線の波長が違うものがコンプトン散乱。

ということになります。


> コンプトン散乱は運動量が一定

運動量が一定、ではなく、運動量の和が一定です(運動量はベクトルなのでベクトル和が一定)。

 入射光の運動量+試料中のある一個の電子の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

左辺の第二項(試料中のある一個の電子の運動量)は、他の三項に比べると無視できるほど小さいので、

 入射光の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量

になります。

参考URL:http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld/Part3/P37/Compton_effect.htm

入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。
入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。

トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。
(アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。

トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q弾性散乱=干渉性散乱?

弾性散乱と干渉性散乱は同じことでしょうか?

どちらもエネルギーの授受がなく、方向のみが変化する現象と理解していたのですが。。。
とある教科書で両者を使い分けているような表記があったため混乱しています。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

そう単純には言えません。
光りの散乱で有名なラーマン散乱は一般的に非弾性で干渉性、
ミー散乱は弾性で干渉性と言われています。

ドイツのWikiに簡潔にまとめられていたので訳して紹介します。

Wiki衝突Stoss
http://de.wikipedia.org/wiki/Elastischer_Sto%C3%9F#Elastischer_Sto.C3.9F
(動画が見られます)

弾性衝突
2つの物体が、エネルギを例えば熱や変形エネルギの様な内部エネルギに
転換することなく衝突すること。エネルギ保存則によれば、衝突前の運動エネルギ
(力学的エネルギ)の和は衝突後の力学的エネルギ(運動エネルギ)の和に等しい。
同じ事は運動量のベクトル和に対いても運動量保存則として成りたつ。

散乱
素粒子物理学、原子物理学、核物理学、または光子が関与している場合は散乱と呼ばれる。
ここでも同じように、非弾性散乱(非弾性衝突)は力学的エネルギがそのものとして
保存されるのでは無く、部分的に例えば励起エネルギとして使われるか、または結合の
切断に使われる。
ある一つの光子が非弾性散乱に関与する場合は一般的にはその波長が変化する。


Wiki散乱Streuung
http://de.wikipedia.org/wiki/Streuung_(Physik)

弾性散乱と非弾性散乱は区別される。弾性散乱(弾性衝突も参照)では力学的エネルギの
和は衝突以前のそれと同じ大きさである。非弾性散乱ではこれに対して、例えば既に有る
力学的エネルギの一部がある原子の励起エネルギに転化したり、またはある結合を切る
イオン化過程で使われたりする。

狭い意味では非弾性散乱は入射された粒子が衝突後に、エネルギは減少しても、まだ存在し
しており、広い意味では吸収過程(入射粒子が「消滅」する過程)も非弾性散乱過程に
含まれている。

波の散乱では、干渉性散乱と非干渉性散乱が区別される。干渉性散乱では入射波と散乱波の
間には確かな位相関係があり、非干渉性散乱には無い。干渉性光線が干渉的に散乱されると、
散乱光は相互に干渉する。これは特にレントゲン線(X線)回折に応用される。

そう単純には言えません。
光りの散乱で有名なラーマン散乱は一般的に非弾性で干渉性、
ミー散乱は弾性で干渉性と言われています。

ドイツのWikiに簡潔にまとめられていたので訳して紹介します。

Wiki衝突Stoss
http://de.wikipedia.org/wiki/Elastischer_Sto%C3%9F#Elastischer_Sto.C3.9F
(動画が見られます)

弾性衝突
2つの物体が、エネルギを例えば熱や変形エネルギの様な内部エネルギに
転換することなく衝突すること。エネルギ保存則によれば、衝突前の運動エネルギ
(力学的エネルギ)の和は衝突後の...続きを読む

Q真の計数率の求め方

どなたか真の計数率(cps)の求め方を教えて下さい。
問題文と答えしか分からず、求め方が分からず困っています。

例題:
GM計数管でX線を測定したところ1000cpsの計数率を得た。GM計数管の分解時間が200μsであるとき、真の計数率はいくらか?

答え: 1250cps

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

「真の計数率はいくらか?」という表現には疑問を感じますが、この問題の意図するところは、分解時間が200μsのとき、どの程度の数え落しが見込まれるか?ということを考えなさいということですね。
分解時間の意味をよく考えてみてください。解ると思いますよ。


計算は、
1つカウントしたらその後の200μsの間はカウントできないと考えてやれば、1秒間のうちカウントできなかった時間が200ミリ秒あることになり、実質的には0.8秒間に1000カウントたということで、
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というわけです。

Qコンプトン散乱は弾性散乱?

コンプトン散乱について調べていると、弾性散乱と記載されていたり、非弾性散乱と記載されていたりして混乱してしまいました。どなたかわかる方がおられればご教授下さい。

自分なりに考えた結果、電子の結合エネルギーが無視できるほど小さい場合は弾性散乱、そうでない場合は非弾性散乱になり、弾性の場合も非弾性の場合もあるのかなと思っていますが、これで合っているのでしょうか?

Aベストアンサー

コンプトン散乱の場合、入射するX線と散乱されたX線を比較すると波長が変化していますのでX線に注目する場合には非弾性散乱としています。
同じX線の散乱でも、トムソン散乱のように波長が変わらない散乱は弾性散乱と呼ばれます。

電子が束縛されているエネルギーが小さい場合でも、はじき出される電子が持つエネルギーが大きいとX線の波長は大きく変わりますのでこの場合は非弾性散乱として取り扱わないといけません。


別の見方をすると、通常の物と物との衝突において、弾性衝突とは運動エネルギーの和が保存されますが、非弾性衝突では運動エネルギーの和が保存されません。(物質の変形や熱の形に運動エネルギーが変換されるため)
このロジックで行けば、コンプトン散乱はエネルギーが保存されているため"弾性"衝突とみなせます。そういう意味で弾性・非弾性を使い分けている場合もあります。

Q電子対生成で。

どこに本にも詳しくのっていないので、(電子対生成についてはのっているのですが)質問します。
ガンマ線が陽電子と電子に、つまりe+とe-に崩壊していくのを電子対生成といいますよね?ここで、この電子対生成が起こるにはエネルギーEが
E>=2mc^2またはE>=4mc^2でなくてはなりません。質量エネルギーは0.51MEV。これもどこでものっています。問題は、エネルギーの条件です。なぜ。上のような条件になるのでしょうか?証明したいのですが、ほんと、どこにものってません。お願いします。

Aベストアンサー

追伸の参考程度に

ガンマー線、つまり光についての理論(構造論など)もまだ無いんですね。電子についても同じです。これらは基本粒子の1つとしてそれ以上のものは考えられてこなかったんです、いくつかの説はあると思いますが広く受け入れられているものは無いということですね。そこで現象でしか捕らえようが無いということなんです。
参考程度にコメントすればということですが、光が電子対に別れるのですから逆に光には構造があると考えるんですね。何も無いところから有るものになると考えると論理的な証明にはならないのであくまで論理的にですね。その構造の概念は何でもいいんですが基本は正負の電荷対により中性化しているとするわけです。そうすると光には正の光素片と負の光素片が有ると考えられますね。この光素片が電子や陽電子と呼ばれるわけですから電子にもいろいろな形状がありそうですね。最初に古典的に考えられる形状が球体とかドーナツ状の静止電子対ですね。この形状を作るエネルギー条件が電子対だと電子2個分の2m*C^2 ということですね。でも本当は正負の光素片ですから分離した光素片つまり電子も光速度で走っていておかしくないですよね。古典的な球体とかドーナツ状の形状では特殊相対論で形状が無限大になって光速度にはなりませんから明らかに形状の異なるつまり光と同じ形状の電子があるということになりますね。これを光速度電子とか電磁波電子(電磁波を放出して飛ぶという意味ではないですね。)と呼ぶということなんです。
この場合の条件は光の速度で走っている電子ですから1個分のエネルギーは2*mC^2になるんです。電子対だと4*mC^2 ですね。まあ理論は無ければ自由に作ればいいんですよ。ただ評価されるかどうかは別ですけどね。

追伸の参考程度に

ガンマー線、つまり光についての理論(構造論など)もまだ無いんですね。電子についても同じです。これらは基本粒子の1つとしてそれ以上のものは考えられてこなかったんです、いくつかの説はあると思いますが広く受け入れられているものは無いということですね。そこで現象でしか捕らえようが無いということなんです。
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Qカイ2乗検定って何??;;

タイトルのとおりですが…大学で統計の基礎な授業を一般教養で受けています。だけど知らない&説明のない言葉がいっぱぃで、全くついていけません(>_<))
「人が一番選ばなさそうな数字」を何度か投票した結果があって、その数字は無作為に選ばれてるかどうか、有意水準1%としてカイ2乗検定をして判断する、という問題があるのですが、カイ2乗検定自体、授業でちらっと言葉は使ったものの、計算の仕方、使い方の説明等はなく、まったく手がつかずにいます;;ネットでも調べてみましたが、どう使っていいのかまでは分かりませんでした。
知識の無い私でもわかるようなものがあれば教えて下さいっっ!お願いします。

Aベストアンサー

こんにちは.χ2(カイ二乗)検定を厳密に理解するには,数学的素養を持っている状態できっちりと統計学を学習する必要があるのですが,統計データを解析するための手段として統計学を「使う」のであれば,多少の原理を知っておけばよいでしょう.
以下初学者向けにかなり乱暴な説明をしています.正確な理解をしたければ,後で統計学の教科書などで独学して下さい.

χ2検定とは,χ2分布という確率分布を使ったデータ解析法と考えてもらう……のが一番なのですが,多分χ2分布って何? と思われるでしょう.χ2分布とは,二乗値に関する確率分布と考えることができるのですが,この辺もさらりと流して下さい.

例を使って説明します.今,道行く人にA,B,C,Dの四枚のカードの中から好きなもの一枚を選んでもらうとしましょう(ただし,選んでもらうだけで,あげるわけではありません.単にどのカードを選択仕方の情報を得るだけです).一人一枚だけの条件で,160人にカードを選んでもらいました.
さて,ここで考えてみて下さい.4枚のカードには大きな違いはなく,どれを選んでもかまわない.でたらめに選ぶとなれば,どのカードも1/4で,同じ確率で,選ばれるはずですよね? ならば,160人データならば,Aは何枚ほど選ばれる「はず」でしょうか? 同様に,B,C,Dは何枚選ばれる「はず」でしょうか?
……当然,A=B=C=D=40枚の「はず」ですよね? この40枚という数値はでたらめに(無作為に)選ばれたとしたらどんな数値になるかの【理論値】を意味します.

さて,上記はあくまでも理論値であり,実際のデータは異なる可能性があります.というよりはむしろ違っているのがふつうでしょう.そのような実際に観測された数値を【観測値】と呼びます.
仮に理論値と観測値が以下のようになったとします.

        A    B    C    D
(1)観測値   72   23   16   49
(2)理論値   40   40   40   40

当然のように観測値と理論値にズレが生じています.しかし現実と理論が異なるのはある意味当然なのですからぴったり一致することなどありえません.そこで,「ある程度一致しているか(ズレは許容範囲か)」を問題にすることになります.しかし,「ある程度」といわれても一体どのぐらいであれば「ある程度」と言えるのでしょうか? なかなか判断が難しいではないですか?
確かに判断が難しいです.そこで,この判断のために統計学の力を借りて判断するわけで,更に言えばこのような目的(理論値と観測値のズレが許容範囲かどうか)を検討するときに使われるデータ解析法がχ2検定なのです.

        A    B    C    D
(1)観測値   72   23   16   49
(2)理論値   40   40   40   40
(3)ズレ    +32   -17   -14   + 9
(4)ズレ二乗 1024   289   196   81
(5)(4)÷(2) 25.6  7.225  4.9  2.025

 χ2=25.6+7.225+4.9+2.025=49.25

計算過程をさらりと書いていますが,早い話が観測値と理論値のズレの大きさはいくらになるのか,を求めることになります.最終的には「49.25」というズレ値が算出されました.

さて,この「49.25」というズレ値が許容範囲かどうかの判定をするのですが,ここで,χ2分布という確率分布を使うことになります.詳細は統計学教科書を参考してもらうとして,χ2分布を使うと,○○というズレ値が(ある条件では)どのぐらい珍しいことなのか,という「珍しさの確率」を教えてくれます.
かりに「有意水準1%=1%よりも小さい確率で発生することはすごく珍しいと考える(許容範囲と考えられない)」とすれば,「珍しさ確率」が1%以内であれば「許容範囲ではない」と判断します.

以上,長々と書きました.今までの説明を読めばわかるように,χ2検定とはある理論値を想定した時,実際の観測値がその理論値とほぼ一致しているかどうかを調べるための統計解析法のことです.

χ2検定では,理論値をどのように設定するかは分析者の自由です.その設定の仕方で,χ2検定は「適合度の検定」や「独立性の検定」など異なる名称が付与されますが,本質は同じなのです.

質問者さんの場合は

> 「人が一番選ばなさそうな数字」を何度か投票した結果があって、その数字は無作為に選ばれてるかどうか、

これを理論値としてうまく設定することが鍵となるでしょう.

こんにちは.χ2(カイ二乗)検定を厳密に理解するには,数学的素養を持っている状態できっちりと統計学を学習する必要があるのですが,統計データを解析するための手段として統計学を「使う」のであれば,多少の原理を知っておけばよいでしょう.
以下初学者向けにかなり乱暴な説明をしています.正確な理解をしたければ,後で統計学の教科書などで独学して下さい.

χ2検定とは,χ2分布という確率分布を使ったデータ解析法と考えてもらう……のが一番なのですが,多分χ2分布って何? と思われるでしょう.χ2分布...続きを読む

Qオージェ電子と光電子

オージェ電子と光電子の違いがいまいちわかりません。
参考書を見てもよくわからないでいます。
エネルギー順位の電子の出る場所(?)が違うんでしょうか?
どなたか教えてください。

Aベストアンサー

なんらかの原因で原子の内殻に空孔ができると,原子は不安定状態になります.
外殻から空いた内殻に電子が落ちてそこを埋めるわけですが,
内殻と外殻では当然エネルギー差がありますからこれをなんとかしないといけない.
で,他の外殻電子にエネルギーを与えて原子核の束縛から離れて自由電子として
飛び出させてしまうことがあります.
これがオージェ効果,外へ飛び出した電子がオージェ電子です.
エネルギー差を電磁波の形で放出する場合もあり,この場合はオージェ電子は出ません.

光電子は,電子が電磁波からエネルギーをもらって外へ飛び出したやつです.
どこの準位から飛び出しても光電子といいます.

QX線のKαって何を意味するのでしょう?

タイトルのまんまですが、XRD、XPSなどで使われる特性X線のCu-Kα線、Mg-Kα線のKαってなにを意味するものなのでしょうか?
ちょっと気になった程度のことなので、ご覧のとおり困り度は1ですが、回答もきっとそんなに長くならないんじゃないかと思うのでだれか暇な人教えて下さい。

Aベストアンサー

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻やM殻の電子は安定した状態を保とうと、K殻へ落ち込みます。このとき(K殻のエネルギー)-(L殻のエネルギー)に相当するエネルギーがあまるので、これがX線となりこのエネルギーをもつX線が発生します。

そこで、potemkineさんの質問にあるとおり、Kαとかの命名法ですが、Kに相当するものは電子が衝突して飛び出した殻を示し、αは飛び出した殻に対していくつ外側の殻から電子が飛び出したのかを示すもので、1つ上からならα、2つ上ならβ。3つ上ならγといったようにあらわします。
例えば、K殻の電子が飛び出し、そこをM殻が埋めた場合(2つ上の準位)はKβ、L殻の電子が飛び出しそこをM殻が埋めた場合はLα
ちなみに下からK殻、L殻、M殻、N殻の順番です。

エネルギーや半値幅(エネルギーの広がり)の面から一般に用いられてるX線は、AlKα、CuKα、MgKαなどです。

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻や...続きを読む


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