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A 回答 (3件)

β線はなぜ連続スペクトルになるのか、という質問に答えるために、


じゃあ連続スペクトルじゃなければ何が考えられるか(そもそもこれが始り)、
その考えだと何がまずかったのか、というのを少し付け加えます。

放射線の種類としてはβ線の他にα線やγ線などもあります。
名づけ方から予想できるように、見つかった順にα、β、γと呼んでいます。
そこでまずα線を考えましょう。A→B+αというα崩壊からα線が出てきます。
このとき、物質Aは崩壊前には静止(=運動エネルギーは0)していたとしても、
α線はちゃんと運動エネルギーをもって飛び出してきます。
エネルギーの保存を考えるとおかしな気がしますが、ここで世界トップクラスに有名な式の出番です。
特殊相対性理論では、質量とエネルギーは等価である、すなわちE=mc^2です。
A、B、αの質量をそれぞれm_A、m_B、m_αとすると反応の前後の質量を比べた時
m_A=m_B+m_αではなく微妙に差があり、その差(質量欠損)ΔmはΔm=m_A-(m_B+m_α)です。
このΔmが粒子Bとα粒子の運動エネルギーになります。
2つの物体の運動量保存則とエネルギー保存則の式を立てて解けば、m_B>>m_αから、ほとんどα粒子の運動エネルギーになります。
つまり、m_Aとm_Bとm_αの値がきちんとわかっていればα粒子の運動エネルギーはきちんと一つの値が求まります。
α粒子の運動エネルギーのスペクトルをみると一本のピークが立つだけで、連続スペクトルにはなりません。
(実際は崩壊後の粒子Bの励起状態の違いから何本かのピークが出ます)
実際にα線のスペクトルはこのようになりました。

もちろん同じようにβ線でも運動エネルギーのスペクトルをとりました。
当然最初はα線のように一本のピークが立つだろうと思われました。(A→B+βと考えられていたので)
しかし実験結果は質量欠損により決定される運動エネルギーよりも低く、
しかもそのスペクトルはエネルギーと共に減衰するのではなく、山なりな形をしていました。
その形から推定するに、どうも3つの物体に崩壊してるのではないか、と考えられ、
装置の検出器に引っかからないような粒子(これが現在のニュートリノ)が出ているんじゃないか、と予言されました。

もし時間があれば3つの物体の運動量保存則とエネルギー保存則を立てて解いてみるといいと思います。
(もちろん変数の値を決めるには式が足りないので、何か関係式がでてきます)

なぜ連続スペクトルになるのか、という解答は(反電子)ニュートリノのことについて答えてやればいいんですが
#1さんや#2さんも言ってるようにどうしてニュートリノなんて考えたのか、って方が重要ですよ。
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や, 「ニュートリノが適当にエネルギーを持ち逃げする」のはその通り (だから電子のエネルギーが一定にならない) ですが, 「ニュートリノの存在の予言」そのものは「電子のエネルギーが一定にならない」ということではなく, もっと単純に「エネルギーが減ってる」というところだったはずです>#1.


n → p+e の式を考えると系全体のエネルギーが減っちゃうので「何かエネルギーを持ち逃げしたやつがいる」と仮定した, と.
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以下、あんまり正しくないかも知れませんが、おおよそこういう話だったような。


β崩壊にあたり、電子とともにニュートリノが発生します。
β崩壊の放出エネルギーが一定でも、ニュートリノに回るエネルギーが不定みたいで、その取り分次第でβ線のほうのエネルギーが変わるので連続スペクトルになってしまう。
じゃなかったかしらん。たしか、これがニュートリノの存在が予言されるきっかけだったような。
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Q線スペクトルと連続スペクトル

線スペクトルと連続スペクトル

いろいろな光源のスペクトルを観察すると、
線になったり、連続になったりしますが、
なぜ、線になるものもあれば、連続になるものもあるのでしょうか。
線スペクトルになるしくみ、連続スペクトルになるしくみを
どなたか簡単に説明していただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

電球(白熱電球、豆電球など)は、連続スペクトルになります。
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これは、熱運動によるものだからです。
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よって、連続スペクトルを呈します。
(いわば、エネルギーがばらばらの線スペクトルの集合です。)
赤外領域の光も出しますので、熱が多く出て、エネルギー効率は悪いです。

一方、蛍光灯のスペクトルは、線スペクトルです。
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3つの混色で、人間に「白」を認識させます。
赤、緑、青、それぞれの蛍光物質が管の内側に塗布されていて、
蛍光灯内部で発した紫外線が、3種類の蛍光物質を励起し、それが基底状態に戻るとき、
赤、緑、青になります。
液晶画面のバックライトも蛍光灯です。(最近は、蛍光灯ではなくLEDのもありますが)
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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。
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No1 の回答の式より
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 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文献値を教えてください!!

学生実験で、気体の屈折率を測定し、
文献値を参考にして未知資料の特定をしないといけないのですが、
文献値がどの本にも載っていません。。。

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Aベストアンサー

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まぁ、そうなんですが、一応、「エネルギーか運動量(ついでに角運動量も)が保存されないんだ」という可能性もありますね。(そうだとしたら、時空の対称性が崩れるので、それはそれで困るのですが)
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計算方法はあまり知りませんが公式ととき方だけ教えます。とりあえず公式はU=mc^2を使ってやってください。質問の内容と結束エネルギーを求める公式ですがこれであっていますか。それとmは質量でcは1.66×10^ー27だと思います。計算をしたことがないのでその後はわかりません。

Q放射線関係の単位について

質量阻止能と、質量エネルギー吸収線量の意味と
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お願いします!

Aベストアンサー

質量阻止能について。

まず、「阻止能」というのは、物質に放射線が入射したとき、物質中の単位道のり当たりに失うエネルギーですから、
分子に失うエネルギーMeV、分母に道のりの長さcmが来まして、
[阻止能の単位]=Mev/cm
となります。

放射線の飛程はセンチメートルオーダーではありませんが、
簡単のため、厚さ1cmの板が多数重なった状況を考えましょう。

まず、
板の厚さ方向1cm(放射線の道のり1cm)当たりに物質の原子が沢山あれば、阻止能は大きくなり、少なければ阻止能は小さくなります。
厚さ方向の原子の数が異なる2種類の板を考えます。
一方の板は、もう片方の板に比べて、1cm当たりの原子数が2倍多ければ、その板の枚数を2分の1にすれば、もう片方の板の枚数とトントンになります。
つまり、阻止能と単位厚さ当たりの原子数とは比例関係にあるわけです。

次に、
1枚の板を床に置き、上からその板を眺めた状況を考えましょう。
面積当たりの原子数が多く見えるほど、板の色は濃く見えます。
色が濃いほど、放射線が入射したとき放射線が原子にエネルギーを奪われる確率が増えます。
したがって、面積当たりの原子数が多いほど、それに比例して、阻止能が大きくなります。


以上のことから、
阻止能 ∝ 厚さ当たりの原子数[cm^-1] × 面積当たりの原子数[cm^-2]
    ∝ 原子数密度[cm^-3]

ある元素を考えたとき、原子数密度は質量密度[kg/cm^-3]に比例するので、

阻止能 ∝ 質量密度[kg/cm^-3]

という結果になりました。
物質の阻止能と質量密度とは比例関係にあるわけです。

つまり、
その物質を他の物質とを比較をするとき、阻止能を質量密度で割り算して、
阻止能/質量密度 = 質量阻止能
とすれば、同じ密度でも、こっちの方の物質のほうが阻止能が大きい/小さいといった、その物質の特徴を表す量になります。

よって、質量阻止能の単位は、
MeV/cm ÷ kg/cm^3 = MeV・cm^2/kg
(エネルギー × 長さの2乗 ÷ 質量)
となります。


質量エネルギー吸収線量の方は習わなかったか、忘れたかで、よく分からないのですが、
どういう単位になっていますか?
教えていただけると、もしかして回答できるかもしれません。

質量阻止能について。

まず、「阻止能」というのは、物質に放射線が入射したとき、物質中の単位道のり当たりに失うエネルギーですから、
分子に失うエネルギーMeV、分母に道のりの長さcmが来まして、
[阻止能の単位]=Mev/cm
となります。

放射線の飛程はセンチメートルオーダーではありませんが、
簡単のため、厚さ1cmの板が多数重なった状況を考えましょう。

まず、
板の厚さ方向1cm(放射線の道のり1cm)当たりに物質の原子が沢山あれば、阻止能は大きくなり、少なければ...続きを読む

Q電磁気

電磁気には電場による力と磁場による力がありますが、実際に世の中で使われている電気による動力はモーターであり、これは磁場による力を利用しています。
どうして電場による力を利用したモーターがないのでしょうか?

また、電場による力を利用した家電などはありますか?


よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 応えになるかどうかわかりませんが、全ての家電は、電場を利用したものです。どうしてかと言うと、電荷(電子)はあっても磁荷(磁子またはモノポール)は、現在まで見つかっていないからです(それを予想する理論もあるそうですが)。なので磁場は、永久磁石のような形でしか貯めておけず、送磁(送電の対比で)も無理です。永久磁石の磁場も、電子の挙動が原因です。磁場は、電場が動く事によって発生します。
 送磁も蓄磁も出来ない磁場ですが、というわけで磁場はいつでも、電気さえあれば発生できます。結果として磁場を利用する、という事になります。どうしてかというと、たぶんこっちの方が便利だし、効率も良いからこうなってるのだと思います。
 例えばモーターの回転子の電磁石と、外側の永久磁石をコンデンサーに換装して、モーターのようなものを作るのは可能だと思いますが、2つ問題があります。

  (1)2つのコンデンサーに交流を流したら、今のモーターの2倍の電気を食うのでは?。
  (2)コンデンサーごときの反発力で、今ほどの出力が得られるとは思えない。

 (2)については、分厚いコンデンサーを作っても意味がないという、物性上の理由です。これは誘電率と透磁率の値が4桁ほど違うのが原因と思います。コイルの場合は、その4桁の差で、巻数の多いコイル(分厚いコイル=高出力コイルになる)を作る事に意味が出てくるという理由です。

 逆に本質的に磁場を利用した電気製品もあります。発電機です(家電じゃないですけど)。これが実用的なのは、永久磁石が蓄磁器(蓄電器との対比で)として、とても優秀だからです。結局、電気・電子部品と、それによって決まる機械構造は、使える素材によるのだと思います。

 応えになるかどうかわかりませんが、全ての家電は、電場を利用したものです。どうしてかと言うと、電荷(電子)はあっても磁荷(磁子またはモノポール)は、現在まで見つかっていないからです(それを予想する理論もあるそうですが)。なので磁場は、永久磁石のような形でしか貯めておけず、送磁(送電の対比で)も無理です。永久磁石の磁場も、電子の挙動が原因です。磁場は、電場が動く事によって発生します。
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