【物理光の性質】垂直に入射してSに戻る想像ができず よくわかりません。図で教えてくださる方いませんか？

であ 33 必解 276 フーコーの光速測定 右図のような点を中心に回転 できる平面鏡 M, と, 0 を中心とする半径L [m]の球面鏡 M2 th がある。 LITOO M2 ① 20 m+E -L- (1) M, を固定して点Sから光線を0に入射させると、M1, M2 で反射した光線はどこに戻るか。 また M, を0 [°] だけ 回転した位置 (右図の破線) に固定したときはどうか。 ( 2 S を出た光が, M, で反射してからMに達し、再びMに戻ってくるまでに M, が [°] だけ回転したとき, M, に戻ってきた光線は, M, で反射した後にどう進むか｡ (3) M, 1s間に回転させる。 Sから出OM2 を往復し、再びM, で反射された光 線が OS となす角度をα[°] として, 光速 c[m/s] を n, L, α を用いて表せ。 20=d M1 te

【物理、光の性質、フィゾーの光速測定】 2枚目に書いたんですけど、これが質問です。 ずっと考えても調べても出てきませんでした。 教えて欲しいです

例題 フィゾーの光速測定 AP₁ ・ゾーは、右図のような装置を用いて, 初めて地球上で光速を測定した。最初,歯車 止まっているときには、歯の間を光が通り, 遠くにある平面鏡に反射して再び歯の間を通 り抜けて戻ってくる。歯車を回転させると, 光が反射して戻ってくる間に歯が動くので 回転数を上げていてことで反射光が歯に遮ら れてしだいに暗くなる。 さらに回転を速くし ていくと,再び明るく見えるようになり, 最 でも明るくなるときの回数から光速が求められる。 いま 歯数4000の歯車を用い ると、回転数が毎秒201 回転数が毎秒20回になったときに初めて最も明るくなり、光速の値として /3.0 x 10°m/s が得られた。 歯車と平面鏡との間の距離はいくらか。 Plate UTA 2 反射光が一度暗くなって再 び明るくなるのは, 歯が1コマ 分だけずれたことによる。 センサー 84 フィジーの光速測定 歯がコマ分回転した時 間と、光が歯と平面鏡と の間を1復めた時間とが 4個/IS 1849年,8.6kmの距離に光を往復させて光速測定を行った。 1960 半線の奴 光源 3.0×10+ S 観測者 解答 反射光が最も明るく見えるのは、歯 車の歯が1コマ動く間に, 光が歯車から 平面鏡までの距離L [m]の区間を1往復 2L 3.0×10° ハーフミラー このときするときである。 光の通り道を1s間に 通過する歯の数は、 1000×30=3.0×10 [個/s] 歯車の歯が1コマ動くのに要する時間は、 るから、 1 id H 歯車 V ･276 1 3.0×10^ 平面鏡 1コマ 光 sであ NA-AM ゆえに, L = 5.0×10'[m〕

この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

量子力学わかる方教えて欲しいです。

以下、2で割ったプランク定数んと光速c を基準 (h=c=1) とする単位系を採用する。 1. 量子力学と線形代数、 対称性と保存則 Aを任意のエルミート演算子,入) を Aの固有値入。 に属 する固有ベクトル, すなわち, _A|入口> = 入口 入口), であるとする。 (1) 入口 が実数であることを示せ。 (2) 入口 ≠ 入 のとき二つの固有ベクトルは直交することを示せ｡ 以下、Ua = eisA (a は任意の実数)と置く。 (3) U はユニタリー演算子になることを示せ。 (4) 任意のαに対しU がある演算子と可換であるとき、AはHと可換であることを示せ。 時間に依存するベクトル | (t)) は次の (Schrödinger の) 微分方程式を満たすものとする。 i(t)) = H|y(t)) dt ここでHはエルミート演算子とする。 (5) ベクトルの内積 (v(t) (t)) が変数tに依存しないことを示せ。 (6) Aは時間に依存しないものとする。 任意のαに対しUとHが可換であれば、 ((t)|Alv(t)) は変数 ((t) (t)) tに依存しないことを示せ。

陽極側が吸収するとなぜ、プラスになるんですか？

紫外線で日焼けをするのは、紫外線のエネルギーが有機物の結合エネルギーに近い値であるためである。 ・11 陰極 0 431 X線の発生 右図は, X線発生管の概略図である。 加 速電圧40kで電子を加速し, X線を発生させた。陰極にお ける電子の初速度は無視できるものとする。 また、電子の質 量を9.1×10-31/kg, プランク定数を 6.6×10 J's, 電気素 量を 1.6 × 10/19 C 光速を3.0×10m/s とする。 (1) 電子を加速するための電源はア,イのどちらが+か。 (2) 陽極に到達する直前の電子の運動量の大きさと物質波の波長を求めよ。ただし、 /1.82≒1.35 とする。 SHOOTI (3) 発生する X 線の最短波長を求めよ。 1. 電子 陽極 X線 my |電源| イ センサー 144, 146 Ste 436 さ ta (2) 5 5

この2番の問題なぜ、eがマイナスになるんですか？ほかの問題でプラスになったりマイナスになったりしてわけがわかりません

(3) Step 1 解答編 p.246~247 陰極線 次の文の[ □に適当な語句を入れよ。 電極を封入したガラス管に低圧の気体を入れ,高電圧をかけて放電させる。 ③には,(1)物体によっ ②極の反対側のガラス管壁が蛍光を発する。 これは② コや磁界によって 体の圧力が数 kPa 程度であると、管内の気体が ① する。一方,10Pa以下の圧 力の放電管では, から出る ③がガラスに当たって生じるものである。 ④性) (2) ⑤ 電荷を運ぶ (3) ⑥ て遮られ、影ができる 曲げられる, などの性質がある。 トムソンは3③⑦を測定した。後に ③の正体は⑧の流れであることがわかった。 ② 電子に生じる加速度 右図のように間隔dの平行極板間に電 圧をかける。質量m/電気量-d(≪0)の電子を極板に平行 に入射したときの電子の加速度の大きさと向きを求めよ。 43 d D 3 電子の比電荷と加速度間隔が0.10m だけ離れた平行極板に, 2.0×10Vの電 e €₁ m をかけた。この極板間に置かれた電子 (比電荷 度の大きさは何m/s2 か。 + + + m, -e ? ミリカンの実験空気中に, 2枚の平行板電極を、上下に間隔dだけ離して水平に 置き,電圧Ⅴをかけた。この極板間に質量の電気量帯電した油滴を入れる と,油滴は一定の速させて上昇した。このときの力のつり合いの式を書け。ただし、 油滴が受ける空気の力は油滴の速さに比例し(比例定数k) 重力加速度の大き さをgとする。 64 V 3 3.5×10¹ m/s² ④ mg+kv-q d ⑥ 粒子性 (1), (4) 波動性 (2)(3) 268 第V部 原子分子の世界 D-0 ⑤ 光量子波長が 6.0×10mの光子1個のエネルギーと運動量の甘さを求めよ。 ただし, プランク定数を 6.6 × 10734 J's, 光速を3.0×10°m/s とする。 11,26 1/76×10 [C/kg]) に生じる無 Q ⑥ 粒子性と波動性 (1)光電効果 (2) ラウエ斑点 (3) ブラッグの条件 (4) コンプトン効 果は,光やX線の粒子性と波動性のどちらに関係が深いか。 8,16,23,24,25.26 答 ①①発光 ②陰 ③陰極線 ④直進 ⑤ 負 ⑥電界 ⑦比電荷 ⑧電子 ② eV md' =0 ⑦ 物質波速さ 3.0×10°m/sで運動している電子の物質波の波長は何mか。 ただい 電子の質量を9.1×10 -31 kg, プランク定数を6.6 x 10 J's とする。 Na 34 274 u 2.4×10-10m 3.3×10-19 J, 1.1×10-27kg・m/s 例題 93 右図の光 変えて実験 電効果が走 数をn (1) 金属木 (2) 波長 ギーの (3) 波長 UT 上向き 陰極線の粒- 光 eを用 SP 問 (1) 入 〔 が起こ の光子 に相当 (3) 「電 れなく のほ 電子 ネル り、 動エ が小 流は ( 光の粒 E=h_ 光電効 の運動 Ko, 光 仕事関 Ko=

なんで失うとこういう式なるのか分からないのと、電位の向きがP→Cの向きの理由がわかりません

電させる。気 Pa以下の圧 は②極 1) 物体によっ 界によって した。後に、 1-4 + Vの電圧 じる加速 14 て水平に を入れる ただし, の大き 0.26 めよ。 トン効 [26 ただし, 27 陰線の粒子は原子よりはるかに軽いので、原子の構成要素だろうと推測された。 光電効果 右図の光電管装置で, 金属板 Cへの入射光の波長を 変えて実験したところ、m〕 より長い波長の光では光 果が起こらなかっ気量光速を4m/s), ブランク 売 c 数をn's], 電子の電気量を fe[] とする。 (1) 金属板Cの仕事関数 W〔J〕 はいくらか。 の最大値K [J] はいくらか。 [ (2) 波長入[m〕 (入<入) の光を入射させた場合.Cから飛び出す電子の運動エネル (3) 波長の光を当て, PC間の電圧を0Vから少しずつ増加させたところ、電圧 この電圧 V を 入 入.h.c. 題 93 SP 問題文を読み解く。 | (1) [入 〔m〕 より長い波長の光では光電効果 が起こらなかった。｣→「波長入 [m]のとき の光子のエネルギーが, 金属板の仕事関数 に相当する｡｣ (3) 「電圧がVo〔V〕 になったとき, 電流が流 れなくなった。｣→「電子の運動エネルギー のほうが電界のする仕事の大きさよりも大 きい間は電流が流れる。｣ しかし,電界が 電子にする仕事の大きさと, 電子の運動エ ネルギーが等しくな 11/12m -mv² > eVo り,さらに電子の運 動エネルギーのほう が小さくなると,電 流は流れなくなる。 センサー 142] になったとき。 流が流れなくな を用いて表せ。 また,このとき,PとCではどちらの電位が高いか。 光の粒子性と波動性 E=hv, c=và センサー 143 光電効果における, 光電子 の運動エネルギーの最大値 Ko 光子のエネルギーhv, 仕事関数Wの関係式 Ko=huW 11/12m Je -mv² < eV, P 光 PHO wwwwwwww 428429438 SP 関係するグラフや図を思い出す。 光電効果とは, 光が当たると 0 -W 金属 (1) (2) 電子の運動 エネルギー Ko 金属の限界 振動数 vo 直流電源 電子が 飛び出す 「光の振動数 v Wは金属の仕事関数 グラフは、金属から飛び出す電子 の運動エネルギーの最大値を表す。 - (J) 【解答 (1) 光の波長が入。 のときの振動数をvo [Hz] とすると, he W=hvo, c=vo より W=hv= 20 (2) 光の波長が入のときの振動数をv [Hz] とすると. hc (λ₁-2) Ko=hv-W= he he 2 20 220 (3) (2)の運動エネルギーをもった電子が電界から -eV [J] の 仕事をされて運動エネルギーをすべて失うので hc (-A) -eVo=0-Ko= Mo hc (-A) ゆえに, Vo= -(V) edda 電界は、電子にPCの向きに力を及ぼしながら、負の仕事 をしたので, Cのほうが電位が高い。 ⑥ 27 B (例 OF 30 30 粒子性と波動性 269 W (2) (

ニューグローバルの問題です。2枚目が解説です。 1枚目の赤線の通りに（1）を解くと、3枚目のような式にはならないのでしょうか？最短波長なので、この式だと思ってしまいました。 どうして解答の式になるのですか？問題文にeやVがない、などで判断するしかないのでしょうか？ 回答お願... 続きを読む

1453 X線回折 右図は, X線管の概念図である。 X線管は高 電圧を加えて電子を加速し, 陽極に衝突させて X線を発生 させる装置である。 このとき発生する最短波長のX線 (振 動数) を用いて, 結晶格子(格子間隔d) による X 線の回 折実験を行う。 実験の方法は,結晶面と入射X線のなす角 度(入射角)を0として0から徐々に大きくしていったと きの反射X線の強度の極大値を測定するというものである。 ただし, 真空中の光速をc, プランク定数をんとする。 (1) このX線の波長 1 を求めよ。 (20=0のとき、最初の極大値になった。 結晶格子の間隔dを求めよ。 002 のとき,次の極大値になった。 01と2の間に成り立つ関係を求めよ。 二 初速度 0 電子 (熱電子) 陽極 X 線

（３）の問題 質量数とアボガドロ数を用いた計算のしかたがわかりません 僕のノートのように計算しては行けないのですか？

反応の前後で減少した量を GM とすると、 JM (反応) - 反応後の質量) AM= (26.9744+1,0087) -(23.9849+4.0015) =-3.3×10 u (2) (1) JMが負となったので、反応後の質量 leV=1.60×10-19Jなので, 4.92×10-13 1.60×10-19 指針 反応前後での質量の減少を⊿M とす ると, 4M2 のエネルギーが放出される。 (3) では, Uの原子数を求め, エネルギーを計算する。 (1) 反応前の質量の和は, 234.9935+1.0087=236.0022u 反応後の質量の和は, 139.8918+92.8930+3×1.0087=235.8109u =3.07 x 10°eV=3.07MeV 3.1 MeV のエネルギーが吸収された。 基本例題88 ウランの核分裂 ウランの原子核に中性子 in が衝突し, 次のような核分裂がおこった。 U÷n →→→→ ¹8Xe+Sr+3n 表には、各原子核と中性子の質量を示す。 1u=1.66×10-27kg, 真空中の光速を3.00×10°m/s, アボガドロ定数を6.02×1023/mol とする。 質量の減少は 236.0022-235.8109-0.1913 u (2) 反応によって減少した質量をkg に換算する。 AM = 0.1913×(1.66×10-27) = 3.175×10-28kg 基本問題 606,607,608,609 in 38Sr 1404 (1) この反応における質量の減少は何uか。 (2) Uの原子核1個あたりから放出されるエネルギーは何Jか。 (3) 1.00gのUがすべて核分裂をしたとき, 放出されるエネルギーは何Jか。 1.00 235 235T 1.0087 u 92.8930u 139.8918u 234.9935 u 放出されたエネルギーEは,E=⊿Mc² から . E=3.175×10-28 × ( 300×108) 2 = 2.857×10- ….. ① 2.86×10-1J (3) 1.00gの25Uの原子数は、質量数が235 な ので, x (6.02×1023) = 2.561×1021 求めるエネルギーE' は, ①の値から. E'=(2,857×10-1)×(2.561×1021) =7.316×10¹0 J 7.32×10¹0 J

これ基底状態から第一励起状態になるときk格からL格に電子が１つ移ることで電子同士の斥力でなんかすごいことになったりしないんですか？

594. フランク・ヘルツの実験 解答 (1) 解説を参照 (2) 2.5 指針 加速された電子の運動エネルギーが, 水銀原子の基底状態と, 最もエネルギーの低い励起状態とのエネルギー差に等しくなるとき, 原 子内の電子を励起し、エネルギーを失う。 エネルギー差に等しくないと きは、原子内の電子を励起できず, エネルギーを失わない。 解説 (1) FG間の電位差で加速された電子は,その運動エネル ギーが小さいとき, 水銀原子に衝突しても, 原子内の電子を励起でき ないので,途中でエネルギーを失うことなくPに達する。 しかし, 加 速した電子のエネルギーが, 水銀原子の基底状態と, 最もエネルギー の低い励起状態とのエネルギー差に等しくなると,電子は,水銀原子 内の電子を励起し, エネルギーを失う。 このため,電子は, Gよりも わずかに電位の低いPに到達できなくなり、 電流計に流れる電流が減 少する。 さらに電位差Vを大きくすると,やがて電子のエネルギーは, 2回目の励起によって失われ、 再び電流が減少する。 このようにして, 電流は,増加・減少を繰り返す (図)。 (2) 電位差Vが4.9V 大きくなるたびに、電流は減少を繰り返すため. 水銀原子のエネルギー準位の差は 4.9eV である。 また, 観測される紫 外線は, 励起された水銀原子内の電子が基底状態にもどるときに放出 される光子であり, 4.9eVのエネルギーをもつ。 プランク定数をん, 電気素量をe, 光速を c, 紫外線の波長を入とする と. eV= 入について整理し, 各数値を代入すると, i= hc eV = hc 入 ( 6.6×10-34) × ( 3.0×10) (1.6×10-19)×4.9 = 2.52×10-7m 2.5×10-7m 理 C