放射線の測定実験を行ったのですが、測定感度が悪いのか、鉛板、鉄板、アクリル板それぞれの遮蔽力の優位差がつかめず困りました。
実際この3つに遮蔽力の差はあるのでしょうか?
また、これに関する書籍・HPなどありましたらご教授ください。

A 回答 (2件)

ベータ線は1cmのプラスチック板または数mmのアルミ板で


遮蔽できるということですので、
アクリルよりは、鉄、鉛の方が遮蔽率が高いようです。

しかしこの程度で遮蔽されてしまうということは、
供試体の厚さによっては、遮蔽された状態になり、
ノイズに埋もれてしまうかもしれません。

厚さを変えてみたらどうでしょう?
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こんなの読んで下さい、↓(何とハーバードのページ)


http://www.fas.harvard.edu/~scdiroff/lds/Quantum …
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Q質量減弱係数

1.25MeVと0.0595MeVの時の銅と鉛の質量減弱係数がわかりません。
誰か教えて下さい。

Aベストアンサー

放射線データブックには鉛のグラフがありました。それから読みとったところは
1.25Mev : μ/ρ=0.06cm^2/g  
0.06Mev : μ/ρ=4.0cm^2/g

米国NISTのデータが下記のURLにあります。鉛も銅もあります。

参考URL:http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab3.html

Q核スピン量子数の推定方法について教えてください

核スピン量子数の推定方法について教えてください。
核スピン量子数が
質量数が奇数、原子番号が奇数or偶数のとき半整数
質量数が偶数、原子番号が偶数のとき0
質量数が偶数、原子番号が奇数のとき整数
となるのはわかるのですが
具体的な計算方法がわかりません。
教えてくだされば助かります。

Aベストアンサー

原子核の殻模型を使うと、ある程度は推測できます。

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/3601965.html
のNo.3の回答を参考にしてください。
1番目の日本語のページは
http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld3/3Part2/3P26/shell_model.htm
にあります。

もう少し詳しい解説は、例えば
http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/~wakasa/np1/np8.pdf
などをご覧ください。

■質量数が偶数、原子番号が偶数のとき
原子核中の核子は各々の角運動量を打ち消すように対になっている、と考えます。さらに、原子核の核スピン量子数Jが核子の角運動量の総和で与えられる、と考えれば、陽子数Zと中性子数Nがともに偶数ならばJ=0になります。

■質量数が奇数、原子番号が奇数or偶数のとき
質量数が奇数の原子核の核スピン量子数Jは、奇数個の核子(中性子または陽子)の入っている準位の角運動量に等しくなります。たとえば27Alの場合は
27Al(Z=13,N=14)
 陽子 :(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^2 (d5/2)^5
 中性子:(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^2 (d5/2)^6
のように d5/2 の準位に奇数個の陽子が入っているので、J=5/2になります。

NMRでよく使われる7Li, 13C, 15N, 17O, 29Si, 31Pの核スピン量子数をこの方法で推定すると、実験結果によく合います。ですけど、19Fや23Naなどのように、この推定法では予想が外れる核種も多いです。たとえば19Fの場合はZ=9なので
 陽子(予想):(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^2 (d5/2)^1
からJ=5/2となることが予想されますけど、実際には19FはJ=1/2なので、
 陽子(実際):(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^2 (s1/2)^1
のように9番目の陽子がs1/2準位に入っているモデルの方が、実験結果に合います。

■質量数が偶数、原子番号が奇数のとき
2H, 10B, 14N の核スピン量子数Jは、中性子と陽子の角運動量の足し合わせで説明できます。
2H(Z=1,N=1)
 陽子 :(s1/2)^1
 中性子:(s1/2)^1
 J=1/2+1/2=1
10B(Z=5,N=5)
 陽子 :(s1/2)^2 (p3/2)^3
 中性子:(s1/2)^2 (p3/2)^3
 J=3/2+3/2=3
14N(Z=7,N=7)
 陽子 :(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^1
 中性子:(s1/2)^2 (p3/2)^4 (p1/2)^1
 J=1/2+1/2=1

6Li(Z=3,N=3)の核スピン量子数は、この考え方ではうまく説明できません。この原子核については殻模型で考えるよりも、α粒子(Z=2,N=2)と重陽子(Z=1,N=1)から6Liができている、と考えることにより、J=1となることがいちおう説明できます。

原子核の殻模型を使うと、ある程度は推測できます。

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/3601965.html
のNo.3の回答を参考にしてください。
1番目の日本語のページは
http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld3/3Part2/3P26/shell_model.htm
にあります。

もう少し詳しい解説は、例えば
http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/~wakasa/np1/np8.pdf
などをご覧ください。

■質量数が偶数、原子番号が偶数のとき
原子核中の核子は各々の角運動量を打ち消すように対になっている、と考えます。さらに、原子核の核ス...続きを読む

Qヤーンテラー効果について

ヤーンテラー効果について勉強したのですがよく分かりません。もし分かりやすく説明してくれる方がいればよろしくお願いします。

Aベストアンサー

Jahn-Teller効果ですか.むずかしいですよね~.ということで,「わかりやすく,イメージをつかむ」というのをモットーに(!?),ここではJahn-Teller効果の一例である「正方晶ひずみ」のお話をします.


正方晶ひずみをチョー簡単に言ってしまえば,
「Cu錯体がなぜ正方形配位型なのか」
を説明したものなのです.

じゃあ,なんでそうなるのっ?(古っ!)って思いますよね.そこで,結晶場理論をもとにこれを説明します.


そもそも,d錯体って,八面体配位であるか,四面体配位ですよね(ただ,四面体配位は例が少ないので省略します).例えば,Fe錯体なんかはたいてい八面体配位(配位子が6個)って教わりましたね.しかし,Cu錯体やPt錯体などはなぜか正方形の配位をとります.本来であれば,八面体配位をとったほうがよさそうな感じがしますよね.だって,FeとCuって電子が3つしか違わないから.

ここで,Jahn-Teller効果にもとづく正方晶ひずみという効果が生じてきます.これって何かというと,z軸方向の配位距離(金属と配位子との距離)が伸び,xy方向の配位距離が縮まるのです.つまり,八面体を横からグシャッとつぶして縦にビヨーンと引っ張った感じになります.

このような傾向は,d軌道の電子が多いほど起こりやすくなります.
こうやって,もしもz軸方向の配位距離が無限に伸びてしまったら?そう,z軸方向の配位子はどっかに飛んでいってしまい,結果として正方形状に並んだ4つの配位子だけが残ります.

つまり,「Cu錯体が正方形配位であるのは,八面体がひずんでz軸方向の配位子がなくなったからである」といえましょう.


しかし,「なんでd軌道の電子が増えるとz軸方向に伸びるの?」と思われますよね.これは電子軌道理論で説明できます.
八面体のときは,d軌道は3:2に分裂してますよね.低エネルギーで縮退している3軌道はdxy,dyz,dzxで,高エネルギーのそれはd(xx-yy),dzzです.さて,d軌道の電子が増えると,実は二重および三重に縮退していた軌道が分裂して,2:1:1:1とこま切れになってしまいます.具体的には,z因子を含む軌道(dyz,dzx,dzz)の3つのエネルギーが低下します.(なんでそうなるのかについてはムズカシイので省略させてください)


う~ん,なにやらムズカシイお話になってしまいましたね.
でも,「d軌道の縮退が変化する=配位の形も変化する」ということはなんとなく予想できますよね.これを理論的に説明したのがJahn-Teller効果です.


こんな稚拙な説明でわかっていただけたでしょうか.
もし,「この文章のここがよくわからない」などがありましたら,補足をお願いいたします.また,これ以上の内容についてはShriver(シュライバー)著『無機化学』p.354あたりに書いてあるので,そちらをご覧ください.

Jahn-Teller効果ですか.むずかしいですよね~.ということで,「わかりやすく,イメージをつかむ」というのをモットーに(!?),ここではJahn-Teller効果の一例である「正方晶ひずみ」のお話をします.


正方晶ひずみをチョー簡単に言ってしまえば,
「Cu錯体がなぜ正方形配位型なのか」
を説明したものなのです.

じゃあ,なんでそうなるのっ?(古っ!)って思いますよね.そこで,結晶場理論をもとにこれを説明します.


そもそも,d錯体って,八面体配位であるか,四面体配位ですよね(ただ,四...続きを読む

Qミラー指数:面間隔bを求める公式について

隣接する2つの原子面の面間隔dは、ミラー指数hklと格子定数の関数である。立方晶の対称性をもつ結晶では

d=a/√(h^2 + k^2 + l^2) ・・・(1)

となる。

質問:「(1)式を証明せよ」と言われたのですが、どうすれば言いかわかりません。やり方を教えてもらえませんか_| ̄|○

Aベストアンサー

「格子定数」「ミラー指数」などと出てくると構えてしまいますが、この問題の本質は3次元空間での簡単な幾何であり、高校生の数学の範囲で解くことができます。

固体物理の本では大抵、ミラー指数を「ある面が結晶のx軸、y軸、z軸を切る点の座標を(a/h, b/k, c/l)とし、(h, k, l)の組をミラー指数という(*1)」といった具合に説明しています。なぜわざわざ逆数にするの?という辺りから話がこんがらがることがしばしばです。
大雑把に言えばミラー指数は法線ベクトルのようなものです。特に立方晶であれば法線ベクトルと全く同じになります。すなわち立方晶の(111)面の法線ベクトルは(1,1,1)ですし、(100)面の法線ベクトルは(1,0,0)です。法線ベクトルなら「ミラー指数」よりずっと親しみがあり解けそうな気分になると思います。

さて(hkl)面に相当する平面の方程式を一つ考えてみましょう。一番簡単なものとして
hx + ky + lz=0  (1)
があります。(0,0,0)を通る平面で法線ベクトルは(h,k,l)です。
これに平行な、隣の平面の式はどうでしょうか。
hx + ky + lz = a  (2a)
hx + ky + lz = -a  (2b)
のいずれかです。これがすぐ隣の平面である理由(そのまた間に他の平面が存在しない理由)は脚注*2に補足しておきました。
点と直線の距離の公式を使えば、題意の面間隔dは原点(0,0,0)と平面(2a)の間隔としてすぐに
d=a/√(h^2+k^2+l^2)  (3)
と求められます。

点と直線の距離の公式を使わなくとも、次のようにすれば求められます。
原点Oから法線ベクトル(h,k,l)の方向に進み、平面(2a)とぶつかった点をA(p,q,r)とします。
OAは法線ベクトルに平行ですから、新たなパラメータtを用いて
p=ht, q=kt, r=lt  (4)
の関係があります。
Aは平面(2a)上の点でもありますから、(4)を(2a)に代入すると
t(h^2+k^2+l^2)=a
t=a/(h^2+k^2+l^2)  (5)
を得ます。
ここにOAの長さは√(p^2+q^2+r^2)=|t|√(h^2+k^2+l^2)なので、これを(5)に代入して
|a|/√(h^2+k^2+l^2)  (6)
を得ます。OAの長さは面間隔dにほかならないので、(3)式が得られたことになります。

bokoboko777さん、これでいかがでしょうか。

*1 (h, k, l)の組が共通因数を持つ場合には、共通因数で割り互いに素になるようにします。例えば(111)面とは言いますが(222)面なる表現は使いません。
*2 左辺はhx+ky+lzでよいとして、なぜ右辺がaまたは-aと決まるのか(0.37aや5aにならないのは何故か)は以下のように説明されます。
平面をhx+ky+lz = C (Cはある定数)と置きます。この平面は少なくとも一つの格子点を通過する必要があります。その点を(x0,y0,z0)とします。
h,k,lはミラー指数の定義から整数です。またx0,y0,z0はいずれもaの整数倍である必要があります(∵格子点だから)。すると右辺のCも少なくともaの整数倍でなければなりません。
次に右辺の最小値ですが、最小の正整数は1ですから平面hx + ky + lz = aが格子点を通るかどうかを調べ、これが通るなら隣の平面はhx + ky + lz = aであると言えます。このことは次の命題と等価です。
<命題>p,qが互いに素な整数である場合、pm+qn=1を満たす整数の組(m,n)が少なくとも一つ存在する
<証明>p,qは正かつp>qと仮定して一般性を失わない。
p, 2p, 3p,...,(q-1)pをqで順に割った際の余りを考えてみる。
pをqで割った際の余りをr[1](整数)とする。同様に2pで割った際の余りをr[2]・・・とする。
これらの余りの集合{r[n]}(1≦n≦(q-1))からは、どの二つを選んで差をとってもそれはqの倍数とは成り得ない(もし倍数となるのならpとqが互いに素である条件に反する)。よって{r[n]}の要素はすべて異なる数である。ところで{r[n]}は互いに異なる(q-1)個の要素から成りかつ要素は(q-1)以下の正整数という条件があるので、その中に必ず1が含まれる。よって命題は成り立つ。

これから隣の平面はhx + ky + lz = aであると証明できます。ただここまで詳しく説明する必要はないでしょう。証明抜きで単に「隣の平面はhx + ky + lz = aである」と書くだけでよいと思います。

参考ページ:
ミラー指数を図なしで説明してしまいましたが、図が必要でしたら例えば
http://133.1.207.21/education/materdesign/
をどうぞ。「講義資料」から「テキスト 第3章」をダウンロードして読んでみてください。(pdfファイルです)

参考URL:http://133.1.207.21/education/materdesign/

「格子定数」「ミラー指数」などと出てくると構えてしまいますが、この問題の本質は3次元空間での簡単な幾何であり、高校生の数学の範囲で解くことができます。

固体物理の本では大抵、ミラー指数を「ある面が結晶のx軸、y軸、z軸を切る点の座標を(a/h, b/k, c/l)とし、(h, k, l)の組をミラー指数という(*1)」といった具合に説明しています。なぜわざわざ逆数にするの?という辺りから話がこんがらがることがしばしばです。
大雑把に言えばミラー指数は法線ベクトルのようなものです。特に立方晶であれば法線ベ...続きを読む

Q吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
一般的には単位はつけていないように思われるのですが。。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物理的には、No.1さんも書かれているように吸光度も透過度も基本的に同じ単位系の物理量どうしの「比」なので「無単位」です。しかし、無名数では他の物理量、特に透過度と区別が付かないので、透過度は"透過率"として「%」を付けて表し、"吸光度"は「Abs(アブス)」を付けて呼ぶのが業界(分析機器工業会?)のならわしです。

Q電子線とβ線の違い

電子線とβ線の違いを教えてください。

Aベストアンサー

β線は原子核のβ崩壊によって出てきた電子で、こっちは人間のコントロール不能な放射線で、
電子線は例えば熱電子放出で採りだした電子をちょっと電界で加速したもので、こっちは人為的な産物、
というくらいな感じです。
感じで、というのは本当の専門家に言わせると違うかも知れませんが、電気と放射線と両方ちょっとかじった私の感覚です。
要するにどっちも電子がすっとんでいくものだという点は同じです。核物理の産物としてとらえるか否かというだけの違いではないかとぼんやりと思っています。

Q気体定数の単位変換

いくら考えてもわからない問題があります。

気体定数R=8.31433[J/(mol・K)]を[atm・m^3/(mol・K)]に変換。

この場合、[J]を[atm・m^3]に変換すればいいと思うんですが変換の仕方がわかりません。どなたか知恵を貸してください。

Aベストアンサー

 まず、気体定数Rの最も精度の高い値は、
R = 8.314510 J/(mol・K)
ですね。この値を用いて計算してみます。
 単位の変わったところはJがatm・m^3になったところですが、その中に隠れている関係があります。JはSI単位の一つですが、SI単位で圧力の単位はPa(パスカル)です。JとPaの関係は、
J = Pa・m^3
です。この関係が隠れています。
 よって、Paをatmに換算すればいいわけです。Paとatmの関係は、
1 atm = 1.01325×10^5 Pa
です。これはすなわち、
1 Pa = 1/(1.01325×10^5) atm
と同じことです。これらの関係を用いて計算すると、
R = 8.314510 J/(mol・K)
= 8.314510 Pa・m^3/(mol・K)
= (8.314510/1.01325×10^5) atm・m^3/(mol・K)
です。あとは計算してくださいね。
(化学工学系の方でしょうか、単位をかっこに入れていらっしゃいますが、「物理量=数値×単位」の概念に従えば、かっこは必要ありません。ここではかっこなしで記述していますので、適宜書き換えてください)

 まず、気体定数Rの最も精度の高い値は、
R = 8.314510 J/(mol・K)
ですね。この値を用いて計算してみます。
 単位の変わったところはJがatm・m^3になったところですが、その中に隠れている関係があります。JはSI単位の一つですが、SI単位で圧力の単位はPa(パスカル)です。JとPaの関係は、
J = Pa・m^3
です。この関係が隠れています。
 よって、Paをatmに換算すればいいわけです。Paとatmの関係は、
1 atm = 1.01325×10^5 Pa
です。これはすなわち、
1 Pa = 1/(1.01325×10^5) atm
と同じことです。...続きを読む

Q原子核の中心に働くクーロン力について

こんにちは、
下記は、銅原子の原子核の中心に働くクーロン力について計算したものです。
結果は、
4.170312491226533*10^12[N]
と非常に大きい値になります。しかし、考えてみますと、原子核は、正に帯電していますので、反発力が働き、もっと小さいはずです。他の考え方で、原子核の中心に働くクーロン力を求めることはできないのでしょうか?

e1 = 1.6/10^19;
r = 10^(-10);
e = 8.854/10^12;
F = (1/(4*Pi*e))*(e1^1/r^2)*29

Aベストアンサー

#1補足について

ご紹介のPDFの(15)式第3項はそこに書いてあるとおり、原子核を一様に電荷が分布した連続体と近似した場合の電磁気学的な斥力の結合エネルギーへの寄与をあらわした項です。改めて計算してはいませんが、一様に電荷が分布した球体として計算すればよく、多分、電磁気学の教科書にはのっているはずです。第1項、第2項がパイオンによる結合エネルギーですね。

力を求めたいとの事ですが、力を考えるときは力を及ぼす側と力を受ける側の両者を指定する必要があります。原子核の問題だと私では答られない可能性が大ですが、なにがなにに及ぼす力なのかをはっきりさせておかないと答られる人も答られません。

#2の補足について

おそらくですが、いわゆるポテンシャルと電磁気に出てくる静電ポテンシャルで混乱しているのでしょう。力学的な意味でのポテンシャルと力であれば、2さんが書いているとおりで電荷の二乗です。これに対して電荷Qが単位電荷に作用したときのポテンシャルが静電ポテンシャルで、式の中では電荷の1乗になります。通常のポテンシャルのグラジエントは力を与えますが、静電ポテンシャルのグラジエントは電場(電界)Eを与えます。電荷qが電場Eから受ける力Fは、F=qEです。電場の大きさは単位電荷に働く力です。

#1補足について

ご紹介のPDFの(15)式第3項はそこに書いてあるとおり、原子核を一様に電荷が分布した連続体と近似した場合の電磁気学的な斥力の結合エネルギーへの寄与をあらわした項です。改めて計算してはいませんが、一様に電荷が分布した球体として計算すればよく、多分、電磁気学の教科書にはのっているはずです。第1項、第2項がパイオンによる結合エネルギーですね。

力を求めたいとの事ですが、力を考えるときは力を及ぼす側と力を受ける側の両者を指定する必要があります。原子核の問題だと私では答...続きを読む

Qモル分率から原子パーセント(又は重量パーセント)を求める方法

モル分率から、原子パーセント(又は重量パーセント)を求めるにはどうしたらいいのでしょうか?

誰か教えて下さい。

Aベストアンサー

モル分率は特定の成分のモル数÷全成分のモル数の和ですので、
質量パーセント=特定成分のモル分率×分子量(式量)÷全成分の(モル分率×分子量(式量))の和×100
になります。

Q酸化還元反応と滴定

鉄鋼中のMnの定量で
まず鉄鋼に硫酸と硝酸を加え
黄色の溶液になりました。(1)

その後ペルオキソ2硫酸を加えてMn2+をMnO4-に酸化し、(2)
さらにリン酸を加えて濃度既知の硫酸鉄2アンモニウム溶液を加えた後(3)
濃度既知の過マンガン酸カリウム溶液で逆滴定を行いました。


この反応でいくつか疑問があるのですが
(1)で黄色になったのは鉄(III)イオンによるものでしょうか?

(2)の反応で硫酸イオンができるとおもうのですが、この硫酸イオンのせいで(3)の酸化還元反応に影響はないのでしょうか?
(過マンガン酸イオン以外の酸化剤があっていいのかということです)

(2)でリン酸を加えるのはなぜでしょうか?

わかりにくい文で恐縮ですが
わかる方いましたら教えていただけるとありがたいです。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

(1) Fe3+ 由来でしょう.
(2) もともと硫酸を入れて溶かしているのに,硫酸が生成することがなぜ問題になると思うのでしょうか?そもそも,硫酸/硫酸イオンは通常の条件下では酸化剤になりません.
(3) この滴定を行うときの反応を考えてみましょう.
もとの試料には Mn2+ と Fe3+ と Fe2+ が混ざって存在しています.これをペルオキソ硫酸で酸化して,Mn2+ を MnO4(-) にします.このとき,Fe2+ も Fe3+ に酸化され,結局,MnO4(-) と Fe3+ の溶液になります.ここに既知かつ過剰量のモール塩を加えることで,MnO4(-) をすべて Mn2+ に変換します.モール塩の Fe2+ は Fe3+ になります.この反応は,Fe2+の滴定に使われる反応と同じです(酸化剤には過マンガン酸のほかに二クロム酸でもよい).このとき,リン酸は鉄イオンに配位し,Fe3+の色を薄くし,過マンガン酸イオンや指示薬の変色の観察を容易にすると同時に,酸化還元電位を下げて酸化を促す効果もあります.あとは過剰の Fe2+ を MnO4(-) で逆滴すればいいわけですが,これはまさに Fe2+ の過マンガン酸滴定にほかなりません.

(1) Fe3+ 由来でしょう.
(2) もともと硫酸を入れて溶かしているのに,硫酸が生成することがなぜ問題になると思うのでしょうか?そもそも,硫酸/硫酸イオンは通常の条件下では酸化剤になりません.
(3) この滴定を行うときの反応を考えてみましょう.
もとの試料には Mn2+ と Fe3+ と Fe2+ が混ざって存在しています.これをペルオキソ硫酸で酸化して,Mn2+ を MnO4(-) にします.このとき,Fe2+ も Fe3+ に酸化され,結局,MnO4(-) と Fe3+ の溶液になります.ここに既知かつ過剰量のモール塩を加えることで,...続きを読む


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