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分光計を使ってカドミウムの線スペクトルの波長を計測したのですが、誤差を調べる為に正しい波長を知りたいです。

A 回答 (4件)

カドミウムランプを使った分光計の学生実験ですか?私も学生時代やったことがあります。

とっかえひっかえいろいろな放電管を光らせて検量線を作ったあとで、未知の放電管の種類を当てさせたりするような実験は定番ですね。

下記URLにいろいろな放電管のスペクトルが波長入りで出ています。

参考URL:http://galaxy.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/cd-rom/labo/ …
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この回答へのお礼

参考URLを見たところ、そのまま載っていたので、
かなり分かりました!!
助かりました!!!
またよろしくお願いします…。

お礼日時:2002/06/04 19:46

No.2です。

まことに申し訳ないです。カドミウム(Cd)ですね。
NISTデータベースで検索可能です。
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この回答へのお礼

見たのですが、英語でよく分かりませんでした。ゴメンナサイ…。
でも、問題は解決しました!ありがとうございました!!

お礼日時:2002/06/04 19:48

ガドミウムとはどんな物質でしょうか。


ガドリニウム(原子番号64,記号Gd)とは別物ですか?

原子のスペクトル線であれば、NISTのデータベースで検索可能です。
それ以外だと各文献をあたるほかは無いと思います。

ガドミウムがなんなのかわからないので自信なしとします。

参考URL:http://physics.nist.gov/cgi-bin/AtData/main_asd
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 あのう、わたしもあまり詳しくないのですが、高校の物理教師の主人曰く、理科年表にのっているそうです。

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この回答へのお礼

わかりました。
理科年表をみてみます!

お礼日時:2002/06/04 19:39

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Q発光した光のスペクトルの本数と色

分光器などで分光して観測できる光のスペクトル線の本数とその色は何によって決まるのですか?

例えば水素放電管からの光を分光すると、はっきり見えるスペクトル線が3本のようです。赤色から紫色のスペクトルから3色のスペクトル線が見えるはずですが、何故水素の場合は3本なんですか?またナトリウムランプからの光だと見えるスペクトルが1本しかないのですが、この違いは原子の何によって生まれてくるのですか?
赤系の色より青系の色の光の方が振動数が大きいのでエネルギーも大きくなります。よって青系色のスペクトルはそれだけ高いエネルギー準位から落っこちてきた電子が出した光だという事になると思います。すると電子が出す光は励起されてエネルギー準位が上へ行き、何らかでそのエネルギー準位が落ちたその落差によって発光した光のスペクトルが決まるのではないかと思います。つまり小さいエネルギーを与えて励起させた電子は、昇ったエネルギー準位も低いので落差も小さくなるので赤や橙の色を出す。一方、大きなエネルギーを与えて励起させた電子は昇ったエネルギー準位も高いので落差が大きく、それだけ大きなエネルギーの光(紫や藍)を出すのではと思いました。しかし、実際は与えたエネルギーではなく、その原子の種類によって決まるそうなのですが何が間違っているのでしょうか。

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赤系の色より青系の色の光の方が振動数が大きいのでエネルギーも大きくなります。よって青系...続きを読む

Aベストアンサー

最後の答えに行くまでにいくつかの基本的な事柄を押さえる必要があります。

まず本数についてですが見えていないだけで実際の本数はもっと多いです。ナトリウムにしても実際はその目立つD線だけではなくてもっと多くの本数が出ています。ただ,他のスペクトルは暗いので見えていないだけです。

次に,エネルギーと明るさですが,これを混同してはいけません。同じ波長の光なら明るい方がエネルギーは高いですが,波長が異なる光を比べたときには明るい方がエネルギーが高いとは必ずしもならない。何故かというと,振動数がνの光は一つ当たりhνのエネルギーを持った粒子で,光が明るいかくらいかは,おおよそ,この粒子の数で決まります。この光の粒子を光子といいますが,明るい暗いはおもにこの放射される光子の数の問題で,質問されてるような波長によるエネルギーの議論は光子一つのエネルギーの問題ですので,切り分ける必要があります。

三番目に,原子内電子のエネルギー準位についてですが,まずは水素原子のボーアのモデルを勉強してください。ボーアのモデルは電子軌道については今日的には間違っていますが,エネルギーについては完全に正しい結果を与えます。ボーアのモデルは理解もたやすく,原子の発光スペクトルの仕組みも分かるはずです。なぜ原子ごとに発光する光の波長がちがうのかは,この原子内の電子のエネルギー準位が原子ごとに異なるからということになります。

ボーアの原子模型
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%82%A2%E3%81%AE%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B

原子構造のボーアモデル
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/ryosi/bohrmodel.htm

最後に,なぜ明るい線と暗い線があるかですが,この電子の軌道間の遷移にはおこりやすい遷移とおこりにくい遷移があります。これを決めているのが遷移確率と言うもので,遷移確率が大きい遷移は多数回おこるので多くの光子を放出して明るく見え,遷移確率が小さい遷移はあまりおこらないので放出される光子も少なく暗くなります。原子の種類ごとにこの遷移確率の大小が異なるので,目立って見えるスペクトルもかわってきます。

最後の答えに行くまでにいくつかの基本的な事柄を押さえる必要があります。

まず本数についてですが見えていないだけで実際の本数はもっと多いです。ナトリウムにしても実際はその目立つD線だけではなくてもっと多くの本数が出ています。ただ,他のスペクトルは暗いので見えていないだけです。

次に,エネルギーと明るさですが,これを混同してはいけません。同じ波長の光なら明るい方がエネルギーは高いですが,波長が異なる光を比べたときには明るい方がエネルギーが高いとは必ずしもならない。何故かというと...続きを読む

Q水銀ランプのスペクトルについて

レポートのため、ハロゲンランプと比べると水銀ランプのスペクトルが不連続であるのはなぜかを調べているのですが、教えていただけませんか?

Aベストアンサー

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線スペクトルと連続スペクトル

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よろしくお願いします。

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こんにちは。

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Qヤング率が変わる原因

たとえば、銅の棒の両端を支えて、中心に力を加えるとたわみますよね?
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Aベストアンサー

>そこで、質問なんですけど、ヤング率の値が変化する原因を教えてください。

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今思いつくのは、塑性化が発生していることの他は(弾性範囲では)、以下のような物です。

一般に
応力=ヤング係数×ひずみ
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から、
荷重=ヤング係数×ひずみ×断面積
です。

一般に断面保持の仮定(断面は一定)の下で解析しますのですが、加力を続けていくと断面の減少などが起こり、断面積が変化します。
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つまり、断面が一定の仮定が成り立たないと、見かけ上ヤング係数が変化するような結果が得られることがあります。

Q金属、半導体の抵抗の温度変化について

金属は温度が高くなると抵抗が大きくなり、半導体は温度が高くなると抵抗が小さくなるということで、理論的にどうしてそうなるのでしょうか。
金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?
半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。
あと自分で調べていたところ「バンド理論」というのを目にしました。
関係があるようでしたらこれも教えて頂くとありがたいです。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体の中において金属の自由電子に相当するものは、電子とホールです。この2つは電流を担う粒子ですので、「キャリア」(運ぶ人)と言います。
ホールは、半導体物理学においてプラスの電子のように扱われますが、その実体は、電子が欠けた場所のことを表す「穴」のことであって、おとぎ話の登場人物です。
電子の濃度とホールの濃度に違いがあったとしても、一定の温度においては、両者の濃度の積は一定です。
これは、水溶液において、H+ と OH- の濃度の積が一定(10^(-14)mol^2/L^2)であるのと実は同じことなのです。

中性の水溶液の温度が高くなると、H2O が H+ と OH- とに解離しやすくなり、H2O に戻る反応が劣勢になります。
それと同様に、真性半導体においても、温度が上がると電子とホールが発生しやすくなるのに比べて、両者が出合って対消滅する反応が劣勢になるため、両者の濃度の積は増えます。
キャリアが増えるので、電流は流れやすくなります。

こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

半導体...続きを読む

Q屈折率と波長と周波数の関係について

はじめまして。
ちょっと困っているので助けてください。

屈折率は入射光の波長に依存しますよね?
一般的な傾向として、波長が長くなると
屈折率は小さくなりますよね?
それで、このことを式で説明しようとしたんですが、

屈折率は真空の光速と媒質中の光速の比なので、
n=c/v
媒質中の光の速度、位相速度は
v=fλ
で、周波数と波長に依存します。

ところが!波長と周波数は逆数の関係なので、
この二つの式を使ってしまうと
屈折率が波長に依存しないことになってしまうのです・・・。
どうかこのあたりの説明をおしえてくださいませんか。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことになる。従ってこの式は周波数をfとして
n=c/v(f)
と表すべきものである。
二番目の式
v(f)=fλ
で、vに周波数依存性があることを考えるとfとλは厳密な反比例な関係でない。
--------
となります。大変失礼を致しました。

なお上記の式だけからでは「赤い光の方が紫の光より屈折率が小さくなる理由」は絶対に出てきません。
その理由を説明するためにはどうしても電場中での媒質の分極を考える必要があります。屈折の原因は既にご承知とのことですので、あとはその部分の理解を深めて頂くのみです。
(1)光が媒質中を通過する場合、周囲の媒質を分極させながら進む。
(2)可視光線の範囲であれば、周波数が高くなるほど分極の影響により光は進みにくくなる。
(3)(2)により光の速度が落ちる、ということは即ち屈折率が上がる、ということである。

(2)ですが、共振現象とのアナロジーで考えれば分かりやすいと思います。いまある物体を天井からひもで釣るし、それにさらに紐を付けて手で揺らすこととします。(A)ごくゆっくり揺らす場合は手にはほとんど力はかけなくて済みます。(B )ところが揺らす周期を短くするとだんだんと力が要るようになります。(C)さらに周期を短くして共振周波数に達すると急に力は要らなくなります。(D)そしてさらに揺らす周期を短くしようとすると、あたかもその錘に引張られるような感覚を受けます。(E)そしてさらにずっと周期を短くすると、錘はまったく動かずに錘と手を結んでいる紐だけが振動するようになります。
可視光線はちょうどこの中で(B)の領域になります。すなわち周波数を高くすると、それにつれて周囲の分極があたかも「粘り着く」ようになり、そのために媒質中の光の速度が落ちるのです。(もっとも、「粘り着く」なんて学問的な表現じゃないですね。レポートや論文でこんな表現をしたら怒られそう・・・)

こんな説明でよろしいでしょうか。

参考となりそうなページ:

「光の分散と光学定数の測定」
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/hikari/section2.htm
同、講義ノート(pdfでダウンロード)
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/kouginote/opt2k.html

"Kiki's Science Message Board" この中の質問[270]
http://www.hyper-net.ne.jp/bbs/mbspro/pt.cgi?room=janeway

過去の議論例(既にご覧になっているかと思いますが)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=140630

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことにな...続きを読む

Qプランク定数の実験で‥

光電効果の実験をして、プランク定数を求めたのですが、4.70×10^-34という、実際とはだいぶ離れた数値になってしまいました。
理由としてどんなことが考えられるか教えてください。

Aベストアンサー

光電子の出始める周波数辺りだと,
検流計?電流計?も感知するかしないかの微弱な出力でしょう.

出力が出ても,ちらちらと値が変化していませんか?
そういうときは,目をつむってぱっと開いて見えた数字を記録し,
これを3回とか繰り返して平均値を取ったりします.
(大数の法則に従うとすれば,この読み取り方法での誤差は正規分布に従います.)

電流計の内部抵抗の影響で,検出した値が多少ずれていることがあります.

配線が長いと,そこでの熱損失があって,多少差っ引かれた値になる場合があります.

光電子のエネルギーは,恐らく電位を掛けた電極か,ファラデーカップのようなもので
測定していると思いますが,これに負荷する電位の精度,信頼性も関係して来ます.

取得したデータを1次回帰したときの残差は小さいですか?
他のグループと比較してみて下さい.
取得したデータをフィッティングする場合,統計で言うところの
検定を行ってみるのも,取得したデータが有意か否かの判断の参考になります.

などなどです.

余談としてアドバイスですが,学生実験では,
実験方法が完全で,間違いなくデータを取って,
正しいデータ解析をしたとき,その値が現実とずれていれば,
なぜずれたか?を吟味・検証し,正しい値となるためには,
ここそこにこういう改善を施す,と言うことが記述されていれば,
求めた値がぴったりであろうとずれていようと,良いとは思いますよ.
目的は,プランク定数を求めること以上に,上記のようなことの鍛錬にあるからです.

光電子の出始める周波数辺りだと,
検流計?電流計?も感知するかしないかの微弱な出力でしょう.

出力が出ても,ちらちらと値が変化していませんか?
そういうときは,目をつむってぱっと開いて見えた数字を記録し,
これを3回とか繰り返して平均値を取ったりします.
(大数の法則に従うとすれば,この読み取り方法での誤差は正規分布に従います.)

電流計の内部抵抗の影響で,検出した値が多少ずれていることがあります.

配線が長いと,そこでの熱損失があって,多少差っ引かれた値になる場合...続きを読む

Qヤング率の実験(測定)について

ユーイングの装置を使用して、ヤング率を測定しました。
その時に、おもりを1つずつ増やしていったのですが、
最初の測定値(ユーイング装置のスケールの目盛り)は、吊金具に重りをつけていない状態ではなく、最初から重り(250g程度)をつけて測定しました。

これはなぜでしょうか?
重りをまったくつけていない状態を最初の値として、それからおもりを増やしていくのでは不都合があるということですか?
宜しければ教えて下さい。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

基礎物理実験を思い出しました。ユーイングの装置を使いました。
昔の話です。
下記URLに同じ様な質問が有ります。参考にしてください。
http://hooktail.maxwell.jp/bbslog/5050.html
http://hooktail.maxwell.jp/bbslog/7703.html

回答者の答えに付け加えて、初期に錘を載せて測るのは、
測定する棒の捻れや変形などにより置き方が不適切になることが有り、
それを除去するためではと考えます。
初期非線形領域という意見もありますが、これは???と考えます。
引っ張り試験とユーイングの装置の試験に付いての感想が有りますが、
測定に電子機器が使えない時代は光テコを使ったこの装置の方が
より高い精度でヤング率を求めることが出来たのではないかと思います。

Q蛍光灯のスペクトル

子どもの夏休みの自由研究で、DVDを使った手作り分光器でいろいろな光のスペクトルを見ています。
太陽光や電球は連続スペクトルが見れるのですが、蛍光灯などでは、緑や赤が強く光っています。
これはなぜでしょうか。
こんなに違うなんて思わなかったので、いろいろ調べてみたのですが、難しくて分かりにくいです。
小学生の自由研究ですが、スペクトルが見えるね~、いろいろだね~、で終わらせるにはもったいないので、子どもにも分かるように説明したいと思います。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

蛍光灯は蛍光管の内側に塗られた蛍光物質が発光することによって白色光を出します。
最近の蛍光灯には赤・緑・青を発光する3つの蛍光物質が使われています。
光の3原色で白色光を作っています。ですから、スペクトルを調べると、赤・緑・青の光が見えるはずです。

Qヤング率の単位について

MKS単位系では、N/m^2(ニュートン毎平方メートル)ですがこれをCGS単位系dyne/cm^2に変換したいんですが、1N/m^2=何dyne/cm^2になりますか?お教え願います。
できれば、簡単でいいので、途中式も示していただきたいです。

Aベストアンサー

1[N]=10^5[dyne]
1[m]=10^2[cm]⇒ 1[m^2]=10^4[cm^2]

です。よって、

1[N/m^2]=10^5/10^4[dyne/cm^2]
=10[dyne/cm^2]

となります。
 ヤング率の単位は[GPa]で表記されていることが多いので、[N/m^2]=[Pa]より

1[GPa]=10^10[dyne/cm^2]

と覚えておくと便利です。


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