光についてほとんど知識のないものです。基本的な質問をさせてください。

物質に赤外線を照射すると、それを構成している分子が光のエネルギーを吸収し、量子化された振動あるいは回転の状態が変化する。したがって、ある物質を透過させた赤外線は、照射した赤外線よりも、分子の運動の状態遷移に使われたエネルギー分だけ弱いものとなっている。この差を検出することで対象分子の振動・回転の励起に必要なエネルギーが求めるのが赤外分光ですよね。

これって何で赤外線でないといけないのでしょうか?可視光や紫外線やx線みたいな電磁波でもまったく同じ現象が起こりそうな気がするのですが。だとしたら別に入射させる光は赤外線でなくてもいいと思うのですが吸収されないのでしょうか?


回答よろしくお願いします。

A 回答 (1件)

分子の振動モードの固有周波数がたまたま赤外域と一致しているんだと思います。



紫外線やX線では周波数が高すぎて、分子振動を効率よく励起することができません。
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この回答へのお礼

参考にさせてもらいます。
どうもありがとうございました。

お礼日時:2009/06/09 12:25

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Q【川の流れの衝突問題は数学?物理学?】 川A(水量2)と川B(水量1)を衝突させて1本の河川C(水量

【川の流れの衝突問題は数学?物理学?】


川A(水量2)と川B(水量1)を衝突させて1本の河川C(水量3)を作る土木工事。

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その衝突が最も弱まる堤防の長さと角度はどうやって求めたら良いのか教えてください。高さはぶつかったときに水面に出ている高さとする。

これって数学の問題ですか?物理学ですか?

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これを扱うのは「物理工学」という学問です。むつかしそうですが、専門家にはこれしか出来ないので難しくは無いのだそうです。

Q気体分子運動論 2原子分子 3原子分子 なぜ振動は

こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。

気体の運動エネルギーを考える際、
単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT
となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。
そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。

二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。
回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸を回転軸とする回転、Y軸を回転軸とする回転の二つが加えられる。したがって、合計5の自由度があり、ΔU = 5/2 nRΔT
となる。

Q1: もうひとつZ軸を軸とした回転(つまり鉛筆を両方の掌ではさんで回すような回転)については、他の二回転に比べて運動エネルギーが小さいため考えない、と理解しているのですが、いかがでしょうか。

Q2:並進、回転運動の他にも、自由度として振動が考えられますが、なぜこれは加えないのでしょうか。

また、三原子分子の場合は、二通りあり、直線分子の場合、非直線分子の場合に分けられると知りました。ただ、三原子分子の場合の内部自由エネルギー変化についての式が与えられておらず、考えてみました。
Q3: 直線分子の場合、二原子分子と同じ考えで、並進、回転運動の自由度の合計は5となりそうですが、どうでしょうか。ただ、ここでも振動をどう扱うのか分かりません。振動の自由同は、三原子直線型分子の場合、4つあるようですが、これらの振動は考慮しなくて良いのでしょうか。

Q4: 非直線分子の場合、回転の自由度は一つ増えて合計3になるそうですが、これは、先程、二原子分子の際に考慮に入れなかった回転、Z軸を回転軸とする回転、が無視できなくなった、ということでしょうか。すると、ΔU = 6/2 nRΔT となりそうですが、いかがでしょうか。

また、しつこいようですみませんが、振動はどうなのでしょうか。非直線分子の場合、振動の自由度は3あるそうですが、このことは内部エネルギー変化を考える場合に考慮に入れる必要はないのでしょうか?

以上となるのですが、私の理解があっているかどうかも含め、是非質問に回答頂ければ幸いです。どうか宜しくお願いします。

分かり難い記述があるようでしたら、訂正いたしますゆえ、どうか重ねて宜しくお願いします。

こんにちは、気体の分子運動論について確認させてください。また質問をさせてください。どうぞ宜しくお願いします。

気体の運動エネルギーを考える際、
単原子分子の場合、内部エネルギーの変化 ΔU = 3/2 nRΔT
となりますが、この3の意味は単原子分子のとる自由度の数だと教わりました。
そしてその自由度とは、XYZ方向への並進運動とのことですね。

二原子分子の場合、これら3自由度の並進運動に加え、回転の自由度を加えるとのことでした。
回転は、二原子分子の線分をたとえば、z軸にそろえて載せた場合、X軸...続きを読む

Aベストアンサー

>振動は含めないと言うことは、考慮すべきは並進運動と回転運動ですが、並進運動
>は常にXYZの三つ、回転については直線型分子だと2、屈曲した分子ならば3と、「常
>に」考えてもよいでしょうか。
>
>『Q4:これも、ご推察のとおりです。3個以上の原子からなる"剛体"としての
>分子の場合、古典物理学的には自由度は最大6なのですね。』
>ということは、この考えは正しいかと存じますが、いかがでしょうか。
>例えば、4原子分子の場合でも、直線ならば回転は2、屈曲ならば3でしょうか。
>
>複雑な形をした分子、例えば、人間のように四肢があるような形をした分子の場合、
>右手だけの回転、左足だけの回転、など複雑な回転機構が考えられそうですが、剛
>体と考えるならば、このような回転の自由度は考慮しなくてよさそうですが、いか
>がでしょうか。

 はい、そのとおりです。
 3原子分子以上の多原子分子でも、直線状の分子なら、回転の自由度は2、それ以外の形状なら回転の自由度は3となります。どんなに複雑な形状を持つ分子の場合でも、剛体なら、回転の自由度は2または3となります。これは、次のように説明されます。
 多数の粒子が、互いの相対的な位置関係を崩さないで、まとまり(粒子系)を作っているとします。つまり"剛体"を、極く小さな構成粒子の集団と見なしてしまおうということですね。
 任意の座標系を用意して、粒子系の全ての粒子の座標を確定するには、何種類の情報が必要なのかを数え上げたのが、自由度と呼ばれる数値です。
 そのうち、特に、粒子系の中の任意の1つ(Pとしましょう)に固定した座標系(Pは座標の原点に在るものとします)を考え、物体系が任意の回転をしたとき、他のすべての粒子(Qi)の位置を表そうとすれば一体いくつの情報量が有れば済むのかを数え上げたものを、回転の自由度と呼ぶのです。剛体の回転を考える時には、粒子間の相対的な位置が確定しています(互いの相対的な距離は変わりません)から、必要な情報は、Qiが、Pから見て、x軸周りにθ、y軸周りにφ、z軸周りにδ回転した、という情報だけです。
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 つまり、θ,φ,δの3つの情報を知ることができれば、全てのQiの、Pに対する相対的な位置を確定できるわけです。このことを、回転の自由度が3であるというのです。
 ただし、物質系の粒子の位置関係によっては、θ,φ,δのどれかが何°であっても位置関係確定には影響しないこともあります。たとえば、x軸上に全ての粒子が配置されているとき、x軸周りの回転角度θがいくつかという情報は価値がありません。無意味ですね。このような場合は、回転の自由度がθの分だけ、1つ減ることになります。しかし、多粒子系なら、2方向の軸周りの回転情報が同時に無意味になることはありえません(x軸上とy軸上の2つの軸方向にすべての粒子が並ぶというようなことはあり得ません)から、剛体の回転の自由度は最低でも2、最大でも3なのです。

>振動は含めないと言うことは、考慮すべきは並進運動と回転運動ですが、並進運動
>は常にXYZの三つ、回転については直線型分子だと2、屈曲した分子ならば3と、「常
>に」考えてもよいでしょうか。
>
>『Q4:これも、ご推察のとおりです。3個以上の原子からなる"剛体"としての
>分子の場合、古典物理学的には自由度は最大6なのですね。』
>ということは、この考えは正しいかと存じますが、いかがでしょうか。
>例えば、4原子分子の場合でも、直線ならば回転は2、屈曲ならば3でしょうか。
>
>複雑な形をした分...続きを読む

Q科学と物理の選択です。 数学(1)とAの差は・・・

大学受験を受けるのにあたって、理系の受験をする際
科学(1)Bと物理(1)Bの選択になってるんですが、基本的にどっちを選択した方が良いんでしょうか。。。? 
ちなみに私は物理も化学も苦手なんですが・・・

あと、「数学(1)と数学A」,「数学(2)と数学B」って、それぞれどのように違うんですか?

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ちゃんと理解していれば物理の方が点数取りやすいみたいです。

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数学は内容が違います。

数学(1)は2次関数、三角比など。
数学Aは確率、数列など。
数学(2)は微積分、指数・対数など。
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確かこんな感じだったと思います。
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Q分子 振動 回転 

物は固有振動数を持ってると聞きました。
これに対して、固有回転数はないのか気になって調べましたが、どうやらないようです。なぜ振動という運動に対してだけそのようなものがあるのでしょうか。そういうものだ と、納得すべきでしょうか。もしくは固有振動数というものも実際はなく、人間が設定しただけなんでしょうか。

教えてください。

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>固有回転数はないのか気になって調べましたが、どうやらないようです。
ちゃんとあります。
振動も回転も全て量子化されています。ただ、ばかでかい分子は回転の量子レベル間が小さいので連続のように見えるかも知れません。

QあるキャリアAからあるキャリアBにMNPをする際、SIMカードはキャリアAのものからBのものに物理的

あるキャリアAからあるキャリアBにMNPをする際、SIMカードはキャリアAのものからBのものに物理的に交換することになりますか?(SIMカードの情報の書き換えはせずに新品のSIMカードを使うことになりますか?)

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Q高エネルギーの光を金属に照射したら

こんにちは、
下記又はそれ以上の高エネルギーの光を、例えば鉄のような金属に直接照射した場合、光は金属中の電子に吸収されるだけなのでしょうか?それとも、金属中の原子核が壊れるのでしょうか?



http://ja.wikipedia.org/wiki/SPring-8

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光と物質の相互作用は一般的に云って、放射と吸収があります。散乱もありますが放射と吸収が同時に起こるものと考えられます。吸収は光子のエネルギーが高くなるにつれて「光電吸収」「コンプトン散乱」「対創成」が主な機構になって行きます。光電吸収は物質が持つ固有のエネルギー準位に共鳴するので様々な分析に応用されます。光子のエネルギーが電子の結合エネルギーよりも大きくなると(約100keV)光電効果は起こらずコンプトン散乱という非弾性散乱が優勢になってきます。もっと高いエネルギー(1MeV以上)では電子と陽電子の対ができる対創成が主になります。一般的に、光子のエネルギーが高くなると吸収率は小さくなります(透過率が大きくなります)。
光子のエネルギーが約10MeV以上になると原子核と直接相互作用する場合があります。これを光核反応と云い中性子等を放出します。もっと高いエネルギーでは光核破砕反応が起こります。これらは、金属であろうが関係ありません。
Spring-8の放射光では100keV程度が上限ですが、逆コンプトン散乱を使えばGeV以上の光子を得ることができます。
光子のエネルギーが大きくなくでも極端に高い光子密度にすると(高強度)、光子としての個々の性質は見えなくなり集団として振る舞います。10^23W/cm^2位の強度になると光の電場は原子核内部と同程度の大きさになり、光で核反応を起こせるようになります。つまり加速器を使わなくても核反応を起こせるようになります。現在のレーザー技術は後一歩のところまできています。

光と物質の相互作用は一般的に云って、放射と吸収があります。散乱もありますが放射と吸収が同時に起こるものと考えられます。吸収は光子のエネルギーが高くなるにつれて「光電吸収」「コンプトン散乱」「対創成」が主な機構になって行きます。光電吸収は物質が持つ固有のエネルギー準位に共鳴するので様々な分析に応用されます。光子のエネルギーが電子の結合エネルギーよりも大きくなると(約100keV)光電効果は起こらずコンプトン散乱という非弾性散乱が優勢になってきます。もっと高いエネルギー(1MeV以上)では...続きを読む

Q物理の問題です。 写真の問題2.の解答a〜dをご教示願います!

物理の問題です。
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解答a〜dって、全部? 丸投げ?
どこまで分かって、どこが分からないのかを自分で認識しないと、いくら他人に教わっても、何もあなたのためにはなりません。

① はちゃんと書いてある。
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②は、①を見れば分かるでしょう?
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③も同じ。後ろに続くものがないだけ。
 T2 = m3a   (ハ)

(イ)+(ロ)+(ハ)より
 F = (m1 + m2 + m3)a
なので
 a = F/(m1 + m2 + m3)

これを(イ)に代入すれば
 T1 = F - m1a = F - m1F/(m1 + m2 + m3)
   = (m1 + m2 + m3 - m1)F/(m1 + m2 + m3)
   = (m2 + m3)F/(m1 + m2 + m3)

(ハ)に代入すれば
 T2 = m3a = m3F/(m1 + m2 + m3)

Q熱の正体は分子の振動、ではそのエネルギーの正体は?

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エネルギーって、言葉自体が漠然としていませ
んか?イメージ出来ません。ぜひ又、ご教示を!

Aベストアンサー

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A-B 間の距離も変化しないでしょう(原子は大きいので、零点振動は無視しますね)。この時のA-B 間の相対位置を基準位置とします。この分子にとっては、この相対位置が安定なのです。

この分子が振動するには、何らかの力が必要です。叩いてもいいし、どうにかして分子中の電子分布を変化させてもいい。そのような何らかの力によって初速度?をもった分子は、”基準位置に戻ろう”とします。つまり、分子は何らかの力を受けたため安定でなくなり、”安定になろうとする能力”、すなわち”エネルギー”を受けたことになります。あとは振り子の場合と同じで、「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の交換が起き続けることになります。これが振動の原理ということになります。まあ、巨視的な振動と基本的には同じですね。

最初の初速度は何によってもたらされたのかは、たぶん宇宙誕生と関わりが在ることなのでしょうね。そちらは専門ではないので、代わりにこのような分子の振動が変化する場合はどういう場合かついて2つ述べましょう。

まず一つは、atsuotaさんと同じく、分子間の衝突が上げられますね。

もう一つは、光(=電磁波;分子の振動に対しては、赤外線)によるものです。これは、分子が荷電粒子(電子・陽子)の集合体であるためで、それらと電磁波における”(振動)電場”とが相互作用します。

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A...続きを読む

Q物理の問題です。 写真の問題1.の解答a〜cをご教示願います!

物理の問題です。
写真の問題1.の解答a〜cをご教示願います!

Aベストアンサー

丸投げ?
少なくとも、どこまで分かって、何が分からないのかを書いてください。説明のしようがありません。

(a) v = 20 - 5t (m/s)

(b) これがゼロになるのは
  0 = 20 - 5t
より
  t = 4 (s)

(c) x = 20t - 2.5t^2 なので、t=4 (s) のとき
  x = 80 - 40 = 40 (m)

こう書いたって、意味が分からないでしょう?

Q光の照射強度(エネルギー)を一定にする方法はありますか?

UVAの波長領域の光を細胞に照射する実験をしています。キセノンランプを光源とし、フィルターで不必要なUVB領域の光をカットした光を5J/cm2 照射しています。同じ仕様の機械が数台あるのですが、照射強度(W/cm2)を一定に調整し、照射時間も一定にしているのにもかかわらず、光を照射された後の細胞の生存率が、機械によって異なります。何故でしょう? 照度計による光の強さの他に、何かのパラメータを測定し、それを調整することで、細胞への影響を機械間で一定に調整することは可能でしょうか? 光学に関しては全くの素人なので全く見当もつきません。何かヒントでもありましたら教えてください。ちなみに、機械間で照射光の波形はほとんど同じですし、光源から細胞までの距離も同じにしています。

Aベストアンサー

温度や湿度、培地のロットなどの条件は同じとすると
照度計が正しくUV光の強さを測定していない可能性もあります
測定器の仕様を確認してみてください

まさかとは思いますが、可視光を測定する照度計を使っていませんか
キセノンランプは赤外線域から紫外線域まで均一に光を発するという【仮定】が間違っているかもしれません
その場合、素直に紫外線照度計を使いましょう


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