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物理 高校生

(5)解説で「⑤式において、θ=135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか? (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること。 (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら、山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263

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物理 高校生

(2)について、物体の上面が水中にくるとき体積はSlでF=ρSg(h-l)になると思うんですけど、なぜその場合を考えなくて良いんですか?

86 単振動はばね振り子に限らない。 以下, そんな例を取り上げてみよう。 EX4 長さ4断面積Sの木を密度の水に浮かべ たら,hの深さで静止した。 そして少し押して 放すと振動を始めた。 水の抵抗はないとする。 (1) 木の密度を求めよ。 (2) 静止状態での木の底Bの位置を原点とし て下向きにx軸をとる。 振動中の底Bが位 xに来たときの合力を求めよ。 (3) 振動周期を求めよ。 h p;Sig=pShg :: P₁= 4/1 P (2) 水面下の体積はS(h+x) だから, 合力 F は F=p, Slg-pS (h+x)g =p.Slg-pShg-pSxg=-pSgx (3) このように合力は比例定数K=pSg をもつ復元力だ から木は単振動をする。 :: T=2x√7 = 2x√ PS² = 2x√ √h P.SI K pSg g P 薄力は液体の密度をp, 液面下の体積をVとすると,f= pVg と表される。 (1) 木の質量はm=pと表せるから,重力と浮力のつり合いより h 101" 滑らかに動く質量Mのピストンがついた容器 の中に気体が入っている。 容器の断面積を S, 大気 圧をPとする。 気体ははじめ圧力Pで長 部分を占めてい mg- S B n B 100 このExで,はじめ底Bをx=dまで押し込んで放したとする。 最大の さはいくらか。 また,底Bがx=d/2を通るときの速さはいくらか。 一浮力 M L

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物理 高校生

写真の下線部について、なぜg=-9.8ではなくg=9.8になるのですか?

例題④ 鉛直投げ上げ 時刻 t=0sに高さ14.7mのビルの屋上から, 鉛 直上向きに 9.8m/sの速さで物体を投げ上げた。 重 力加速度の大きさを9.8m/s²として,次の問いに答 えよ。 ひ=0 (1) 物体が最高点に達するのはいつか。 また, その L 「v-vo²-2gy」より, @sti 14.7m ときの投げ上げた点からの高さを求めよ。 (2) 地面に落下するのはいつか。 また, そのときの速度を求めよ。 指針 (1) 物体を投げ上げた点 (ビルの屋上) を原点として, 鉛直上向きに軸を とってとyを式で表す。 物体が最高点に達したとき, 物体の速度は0である。 (2) 物体が地面に落下したとき, 物体の位置は原点よりも下にあり, y=-14.7m であることに注意する。 14.7m=9.8m/sxt-123×9.8m/s2x12 これから.t=3.0s, -1.0s t>0s より t=3.0s 「v=v-gt」 より 答 9.8m/s (1) 「v=v-gt」 で, v=0m/s,v=9.8m/sg=9.8m/s2 とおいて, ⒸU 0m/s=9.8m/s-9.8m/s²×t よって, t=1.0s 100006 (0m/s) (9.8m/s)²=-2×9.8m/s²xy よって,y=4.9m (2) 物体が地面に達するとき, 物体の位置yは, y=-14.7m であるから, 「y=vot-1/2gt」 で, y=-14.7m,v=9.8m/s,g=9.8m/s²とおいて, v=9.8m/s-9.8m/s2x3.0s=-19.6m/s ≒-20m/s (1) 1.0s, 4.9m (2) 3.0s, 鉛直下向きに20m/s 物体を投げ 上げた後に地面 に落下するので t=-1.0s は 適さない。

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