電子物性第1スライド2-1 電気物性第1 第2回ー原子の発光ー目次２３４５６はじめに水素原子の発光分光太陽光のスペクトル水素原子のスペクトル７８９ 10 11 光電効果光の波長と光量子仕事関数 E=ｈν 光量子 12 原子の模型と原子軌道 13 光の運動量 14 今日のまとめー粒子の仮面ー電気物性第1 第2回水素原子の発光水素原子－原子の発光－一番小さい原子光との相互作用（発光）を見よう。高電圧 H 2 ガス水素原子を励起（高いエネルギーに）してみよう。はじめに電子物性第1スライド2-2-1 原子をどうやって見るか？認識するか？ 10－10 m 小さくて目では見えない。 STMではほぼ原子の粒を見ている。身の回りのツールでは見えないか？ ① 原子は見えない。 ② 光との相互作用で何が原子を見ているか？電気物性第1 第2回水素原子の発光水素原子－原子の発光－一番小さい原子光との相互作用（発光）を見よう。高電圧 H 2 ガス水素原子を励起（高いエネルギーに）してみよう。はじめに原子電子物性第1スライド2-2-2 小さくて目では見えない。味や臭い、形もだめ光との相互作用でもう少し見よう。（色とか、回折など） ① 原子は見えない。 ② 光との相互作用で何が原子を見ているか？分光はじめに原子小さくて目では見えない。水素原子味や臭い、形もだめ光光との相互作用でもう少し見よう。（色とか、回折など）の色をみよう。回折格子などを使うと、赤中間色色が分けられる。青水素原子の発光水素原子一番小さい原子光との相互作用（発光）を見よう。電子物性第1スライド2-3 高電圧 H 2 ガス水素原子を励起（高いエネルギーに）こんな装置でしてみよう。 ① 水素原子を励起しよう。太陽光のスペクトル水素原子の発光水素原子一番小さい原子高電圧光との相互作用（発光）を見よう。 H 2 ガス水素原子を励起（高いエネルギーに）してみよう。太陽の光の分光結果をスペクトルと言います。 (a) 太陽光のスペクトル光の量連続スペクトル 0.5 1 光の波長（μm ）光を ① 光を分けよう。 1.5 電子物性第1スライド2-4 分光水素原子いろいろな波長を含むの色をみよう。回折格子などを使うと、赤より正確な分析には、赤プリズム中間色色が分けられる。に入れると、青青？光の波の性質について水素原子のスペクトル分光水素原子水素原子の色をみよう。光回折格子などを使うと、赤中間色色が分けられる。 (b) 水素原子の発光スペクトル水素原子に特有な色の波長で発光光の量青輝線スペクトル 0.5 1 光の波長（μm ） 1.5 電子物性第1スライド2-5 太陽光のスペクトル (a) 太陽光のスペクトルいろいろな波長を含む太陽の光もちろん毎日見ています。光の分光結果白い光です。の量横軸波長、縦軸光の量でプロットすると、連続スペをスペクトル色を分けると、クトルと言います。 0.5 ① 太陽光は連続スペクトル 1 光の波長（μm ） 1.5 太陽光のスペクトル太陽の光の分光結果をスペクトルと言います。 (a) 太陽光のスペクトルいろいろな波長を含む光の量連続スペクトル 0.5 1 光の波長（μm ） 1.5 光電効果金属に光を当てると、電子が放出されることがある。光電子光電子が光のエネルギーを受け取って真空中に飛び出す現象。電子金属電子物性第1スライド2-6 水素原子のスペクトル (a) 水素原子の発光スペクトル (b) 太陽光のスペクトル水素原子では、水素原子に特有のように幾つかのな色の波長で発光色の光しかない。光の量輝線スペクトル 0.5 ① 水素原子は輝線スペクトル 1 光の波長（μm ） 1.5 水素原子のスペクトル光の波長と光量子 (b) 水素原子の発光スペクトル光電効果水素原子に特有な色の波長で発光光の量光輝線スペクトル 0.5 1 光の波長（μm ） 1.5 電子では、光の波長よりは周波数に依存する。金属電子が光のエネルギーを受け取って真空中に飛び出す現象。 ① 金属に光を当てると光電効果で電子が放出される。周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。金属毎に決まる限界周波数ある周波数ないとダメ。光の周波数電子物性第1スライド2-7 光電効果金属に光を当てると、電子が放出されることがある。電子のエネルギー水素原子光電子光電子金属仕事関数光電効果金属中の電子は安定金属に光を当てると、金属中で電子より不安定な真空に出るには高エネルギー金属差のエネルギーが必要。依存する。金属電子のエネルギー電子 e W 真空の方がW だけ居心地が悪い。金属の中は居心地が良い。エネルギーが小さい。エネルギーが大きい。周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。金属毎に決まる限界周波数ある周波数ないとダメ。 ① 光電子放出には光の周波数の下限がある。 e 電子物性第1スライド2-8 光の波長と光量子では、光の波長よりは周波数に電子のエネルギー光電子光電子が光のエネルギーを受け取って真空中に飛び出す現象。光 e 低エネルギー電子が放出されることがある。光電効果真空中電子光の周波数光電効果光電子では、光の波長よりは周波数に依存する。金属電子のエネルギー光の波長と光量子 E＝hν 周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。光電子放出の限界から光のエネルギーは、金属毎に決まる限界周波数ある周波数ないとダメ。光 E＝hν である。ただし、h = 6.6×10-34 Js （プランク定数）金属光の周波数電子物性第1スライド2-9 仕事関数金属中の電子は安定電子金属中真空中 e 電子でより不安定な真空に出るには高エネルギー差のエネルギーが必要。 ① 金属の仕事関数だけのエネルギーが必要。電子のエネルギー低エネルギー e e W 真空の方がW だけ居心地が悪い。金属の中は居心地が良い。エネルギーが小さい。エネルギーが大きい。仕事関数金属中の電子は安定金属中で光量子真空中 e 電子赤い光がどんなに強くても光電子は出ない。高エネルギー差のエネルギーが必要。 e e W 真空の方がW だけ居心地が悪い。金属の中は居心地が良い。エネルギーが小さい。エネルギーが大きい。電子のエネルギーより不安定な真空に出るには電子のエネルギー低エネルギー周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。金属毎に決まる限界周波数光１個と電子1個がエネルギーを授受光はエネルギーhνの粒＝光量子光の周波数 E＝hν 電子物性第1スライド2-10 光電子放出の限界から光のエネルギーは、光電子金属 ① 光にはhνのエネルギーがある。 E＝hν である。ただし、h = 6.6×10-34 Js （プランク定数）原子の模型と原子軌道 E＝hν 光電子放出の限界から光のエネルギーは、光 E＝hν である。電子ただし、h = 6.6×10-34 Js （プランク定数）金属原子の構造は、原子核があって、周りに電子が雲のように分布。イオン（＋粒子）の照射実験で検証。原子核（原子の中心に存在）電子（核のまわりに存在）イオンの軌道電子物性第1スライド2-11 光量子電子のエネルギー赤い光がどんなに強くても光電子は出ない。周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。金属毎に決まる限界周波数光１個と電子1個がエネルギーを授受光はエネルギーhνの粒＝光量子光の周波数 ① 光はhνのエネルギーをもつ光量子からなる。光の運動量光量子光子に質量はあるか？電子のエネルギー赤い光がどんなに強くても光電子は出ない。周波数大だと、大きい電子エネルギーも取れる。金属毎に決まる限界周波数相対論効果で不明。光１個と電子1個がエネルギーを授受 i 運動量はある。入射光子電子に光子をぶつける実験にて運動量のやり取りがある。光はエネルギーhνの粒＝光量子光の周波数イオン（＋粒子）の照射実験で検証。 ① 原子の構造は原子核と外の電子 h νf 衝突後の光子方向が変化 e 電子 e 動き始める。運動量 p = m v 電子物性第1スライド2-12 原子の模型と原子軌道原子の構造は、原子核があって、周りに電子が雲のように分布。光子の運動量 hν c hν 原子核（原子の中心に存在）電子（核のまわりに存在）イオンの軌道原子の模型と原子軌道原子の構造は、原子核があって、周りに電子が雲のように分布。イオン（＋粒子）の照射実験で検証。原子核（原子の中心に存在）電子（核のまわりに存在）今日のまとめー粒子の仮面ー光には、波（波動）の性質と粒子（光子）の性質がある。光の運動量は、イオンの軌道 hν c 電子も相互作用するとき、粒子の仮面をかぶっている。電子物性第1スライド2-13 光の運動量光子に質量はあるか？相対論効果で不明。光子の運動量 h νf 1 hν 速度で質量が倍に衝突後の光子 c v h νi 1   方向が変化 e 重くなる。 c 入射光子運動量はある。電子に光子をぶつける実験にて運動量のやり取りがある。 ① コンプトン効果により光の運動量がわかります。とあらわされる。光、そして、 2 電子 e 動き始める。運動量 p = m v 光の運動量光子に質量はあるか？相対論効果で不明。光子の運動量 hν c hν i 運動量はある。入射光子電子に光子をぶつける実験にて運動量のやり取りがある。 h νf 衝突後の光子方向が変化 e e 電子スライドを終了します。動き始める。運動量 p = m v 今日のまとめー粒子の仮面ー電子物性第1スライド2-14 光には、波（波動）の性質と粒子（光子）の性質がある。光の運動量は、 hν c とあらわされる。光、そして、電子も相互作用するとき、粒子の仮面をかぶっている。 ①光の波動と粒子の性質をまとめる。電子物性第1スライド付録光の「波」の性質光には波の性質があります。の干渉強めあう、弱めあう屈折物の境界で曲がる位相が合う。どんな媒質が波動しているのか？ホイヘンスの原理ですが、屈折率の異なる媒質 !! ここをクリックしてもとのスライドに帰りましょう。