原子の構造(原子)に関する知識(問題と答え)

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①薄い金箔にα粒子を当てたところ、大部分のα粒子は素通りするが、大きな角度で散乱されるものがあった。このことから分かることは?

→中心に質量の大部分と正電荷を持つ原子核があり、そのまわりを負電荷の電子が回っていること。

②ラザフォード模型(原子核のまわりを電子が回っているというモデル)の欠点とは?(2つ)

→ⅰ)電子が円運動をする際、電磁波を出しエネルギーが小さくなるので、円運動の軌道半径が小さくなり、やがて電子は原子核に吸収されてしまう。
ⅱ)軌道半径が小さくなると角速度が大きくなり、放出される電磁波の振動数が連続的に増えることになるが、水素原子の放出する電磁波の波長は特定のものである。

③ボーアの量子条件の式は?

④ボーアの量子条件にド・ブロイ波の式を使って変形すると?

⑤ド・ブロイ波の式を使って変形したボーアの量子条件の意味することは?

→電子の円軌道の円周の長さは波長の整数倍となり、定常波となって安定する軌道にのみ電子は存在する(この状態を定常状態という)

⑥原子中の電子のとり得るエネルギー値(エネルギー準位)はどのような値か?

→とびとびの値(連続ではない)

⑦ボーアの振動数条件とは?

→電子が定常状態にある軌道から、他の軌道に移るとき、その軌道のエネルギー差のエネルギーhνをもつ光子を放出または吸収する。

⑧基底状態とは?

→量子数n=1の状態(電子が最も低いエネルギー準位にある状態)

⑨励起状態とは?

→基底状態以外の定常状態(n=2,3,4……のとき)

⑩X線を金属に当てたとき、金属結晶の格子面である条件に従う方向に反射された波は、どのような現象が観測されるか。

→回折現象
※ブラッグ反射と呼ばれる。

⑪ド・ブロイ波長がX線の波長と同程度になった電子線を加熱ニッケル板に当てると、どのような現象が観測されるか。

→回折現象
※デビッソンとガーマーの実験という。


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