化学徒の備忘録

水素のスペクトル線とバルマー系列

水素原子のスペクトル線 水素ガスを入れた放電管に高電圧をかけると、放電して光が放出される。この光を分光器で波長毎に分けると、飛び飛びの波長のスペクトル線となっていることが観測される。これは、水素原子のスペクトル線であり、この波長は以下の式によって、求めることができる。 この式はバルマーが発見した式を、リュードベリが一般化したスペクトル式である。 とは各スペクトル線に割り当てられる整数である。はリュードベリ定数といわれ、である。 水素のスペクトル線はバルマー系列といわれ、、に相当する4本の線が可視光線の領域に観測される。さらに紫外領域まで含めると、が7以上に対応する線も観察され、は∞まで続く。 …

2022/05/31 22:13

1eV (電子ボルト)について

1eV (電子ボルト) 1eV (電子ボルト) は、電子1個分の電気量をもつ電荷を1V(ボルト)だけ電圧 (電位差) の高いところへ移すために必要な仕事 (エネルギー) である。 電子が関連するエネルギーには単位にeVが用いられる場合が多い。 具体的には、電子1個が1Vの電位の上昇で増加する位置エネルギーは1eVということになる。また、静止している電子に1Vの電圧をかけて加速する場合、電子が獲得する運動エネルギーも1eVとなる。

2022/05/31 21:57

【量子化学基礎】光電効果と仕事関数・光量子説

光電効果 光(電磁波)が物質に当たったとき、物質から電子が飛び出る現象を光電効果という。またこのとき飛び出した電子は光電子という。 光電効果を起こす限界となる波長を限界波長という。限界波長に対応する振動数を限界振動数という。この限界波長や限界振動数は物質の種類に依存する。限界波長はアルカリ金属やアルカリ土類金属とその合金では可視光線の領域にあるが、他の多くの物質では紫外線の領域となる。 限界振動数は光電管につないだ電気回路に流れる電流(光電流)を調べると、求めることができる。光電子を出す電極(陰極)と光電子を受け取る電極(陽極)の間に負の電圧をかけ、その電圧を徐々に大きくしていくと、ある大きさ…

2022/05/31 00:03

【量子化学基礎】エネルギー量子と電磁波の基本式

エネルギー量子 プランクは、熱放射のスペクトルと温度について研究を行い、電磁波(光)が物質に出入りするときのエネルギーの受け渡しの大きさが光の振動数に比例する、飛び飛びの値しか許されないと仮定すると、実験結果と一致することを発見した。つまり、エネルギーは、どんな値でもとることができるわけではなく、振動数に比例するエネルギーの整数倍に一致する値だけをとることができる。 これを式にすると次のようになる。 ここで、は整数、はプランク定数である、プランク定数の値はである。 は振動数の光に関係したエネルギーの粒と考えることができる。こののことをプランクのエネルギー量子ということがある。 電磁波の基本式 …

2022/05/28 08:58

熱放射・キルヒホフの法則・ウィーンの変位則・シュテファンの法則

熱放射と3つの特徴 熱くなった物質が出す電磁波(光)は熱放射といわれる。この熱放射には3つの特徴がある。 1. 熱放射のスペクトルの形は温度のみで決まる。そのため、物質の種類によらない。これをキルヒホフの法則という。 2. 熱放射のスペクトルの最大値を与える波長と絶対温度の積の値は、ほぼ一定となる。 つまり一定 これはウィーンの変位則といわれる。 この関係式を用いることによって、右辺の定数を決めておくと、温度系を使わなくても、スペクトルを測定し、を求めることによって、温度を求めることができる。 3. 熱放射で放出されるエネルギーは、絶対温度の4乗に比例する。これをシュテファンの法則という。その…

2022/05/28 08:37