Question

コロッケ

こういう記述系のことをちゃんと書くことが苦手なのですが

具体的に押さえておくべきポイントとかありますか？

593. 水素原子の
解答
(1) 解説を参照 (2) 6.6×10-7m
指針 電子がより低いエネルギー準位に遷移するとき、準位間のエネ
ルギー差に相当するエネルギーをもつ光子が放出される。 このとき,準
位間のエネルギー差が大きいほど, 放出される光子の波長は短い。波長
の長短とエネルギーの大小を関連させて考える。 (2) では, 与えられた式,
404
12/12 (1111) を用いる。
=R 12
222
n
n
解説 (1) エネルギー
準位の高いところから低
いところに電子が遷移す
るとき, 準位間のエネル
ギー差に相当するエネル
ギーをもつ光子が放出さ
れる。 F は, 最も波長が
短い(エネルギーが大き
い) 系列に属しており,
この系列は,準位間のエ
ネルギー差が最も大きい
系列である。したがって,電子が遷移した後のエネルギー準位は最も
低く,その量子数はn'=1である (図)。
また,F は,その系列の中では最も波長が長く、エネルギーが小さい。
これから,遷移する前のエネルギー準位の量子数は, n' = 1のエネル
ギー準位との差が最も小さいn=2である。 量子数2のエネルギー準
位から量子数1のエネルギー準位への遷移による電磁波である。
(2) D, E は, 波長が2番目に短い系列に属しており,この系列は, 準
位間のエネルギー差が2番目に大きい系列である。 したがって, 電子
が遷移した後のエネルギー準位の量子数は, n'=2である(図)。 D は,
その系列の中で最も波長が長く, エネルギーが小さいので, 量子数
n=3のエネルギー準位から量子数n'=2のエネルギー準位への遷移
によるものである。 Eは, Dの次に波長が長いので,n=4からn'=2
へのエネルギー準位間の遷移によるものである。
波長
エネルギー
D E B
各系列で,準位間の
エネルギー差が小さ
い一部の遷移を示す。
FC 量子数
∞
与えられた式, 1/1=R ( 17/11/12 ) を用いると,Eの輝線の光の波長
n²

気
無
飛ん
きっ
<思考>
593. 水素原子のスペクトル
高温の水素原子が放射
する電磁波を測定すると,
図1のスペクトルが観察
図 1
された。輝線は実線で表され, 横軸は左に向かって波長が長くな
る対数目盛りである。 A,B,Cは輝線が集中する部分であり,
Cよりも波長の短い電磁波は観察されなかった。 この水素原子の
スペクトルの波長入は、リュードベリ定数Rを用いて,
波長 〔m〕 1.0×10-6
D E B
1/21R ( 17/12/12) と表される。これは,量子数nのエネルギー
n'²
n²
<思考〉
594. フランク ヘルツの実験■ フランクとへ
ルツは,放電管に低圧の水銀気体を封入した図
1のような装置で実験を行った。 放電管にフィ
ラメントFと網目状の格子Gを置き、その後ろ
に電極Pがある。フィラメント F から放出され
た電子は,FG間の電位差 V〔V〕で加速される。
電極Pは格子Gよりも少し低い電位にしており,
一定のエネルギー以下の電子は,電極Pに到達
しないようにしてある。
FG間の電位差Vを大きくしながら,電流計
に流れる電流値を測定すると, 4.9V の整数倍
で増加・減少を繰り返した (図2)。 また, 4.9V
をこえると,放電管から波長 (ア) ×10-7m
の紫外線が出ることもわかった。
(1) 水銀原子がとびとびの値のエネルギー準
図 1
電流計に流れる電流
図 2
0
Leeee
24. 原子の構造 307
図2
準位Enから,それよりも低い量子数 n' のエネルギー準位Enに
電子が遷移するとき, その差に等しいエネルギーの光子が放出されることによる (図2)。
(1) 図中のF で示した波長の電磁波は,量子数の値がいくらのエネルギー準位からい
くらのエネルギー準位への遷移による電磁波か。 理由を示して答えよ。
(2) 図中の破線で囲んだ部分は可視光線の領域で,Eの輝線の光の波長は4.9×10m
(10. 筑波大 改)
であった。Dで示した輝線の光の波長を求めよ。
例題50
サト
エネルギー
V〔V〕
(FG間)
En
Em!
水銀気体
F C
1.0×10-7
電子
5
10
FG間の電位差V/〔V〕
光子
--->
En-En
電流計
15
1₁
位をもつという仮説から, 電流値が増加・減少を繰り返す理由を述べよ。
光速を 3.0×10m/s, 電気素量を1.6×10 -1°C とする。
(ア)に入る数値を有効数字2桁で答えよ。 ただし, ブランク定数を6.6×10-4J's,
(愛知教育大)
第四章
415