原子物理 ~ 原子・原子核・素粒子
原子・原子核・素粒子
水素原子の線スペクトル
\frac{1}{\lambda} &=& R \left( \frac{1}{n’^2} – \frac{1}{n^2} \right)
量子条件 (quantum condition)
振動数条件
定常状態の電子の円軌道の半径
定常状態の電子のエネルギー
E_n &=& K + U = \frac{1}{2} m v_n^2 – k_0 \frac{e^2}{r_n} = – k_0 \frac{e^2}{2r_n}
E_n &=& – \frac{2 \pi ^2 k_0^2 me^4}{h^2} \cdot \frac{1}{n^2} \ (n=1,2,3 \cdots )
E_n &=& – \frac{2.18 \times 10^{-18}}{n^2} \ \mbox{J} = – \frac{13.6}{n^2} \ \mbox{eV} \ (n=1,2,3 \cdots )
水素の輝線の波長
\frac{1}{\lambda} &=& \frac{E_n – E_{n’}}{hc} = \frac{2 \pi ^2 k_0^2 me^4}{ch^3} \left( \frac{1}{n’^2} – \frac{1}{n^2} \right)
R &=& \frac{2 \pi ^2 k_0^2 me^4}{ch^3}
放射性崩壊 (radioactive decay)
_{81}^{206} \text{Ti} & \to & _{82}^{206} \text{Pb} + \text{e}^-
半減期 (half-life)
炭素年代測定法
質量とエネルギーの等価性
m’ &=& \frac{m}{\sqrt{1- \frac{v^2}{c^2}}}
E &=& m’ c^2 = \frac{mc^2}{\sqrt{1- \frac{v^2}{c^2}}}
p &=& m’ v = \frac{mv}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}}
E &=& \frac{mc^2}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} = mc^2 \left( 1 – \frac{v^2}{c^2} \right) ^{-\frac{1}{2}} \simeq mc^2 + \frac{1}{2} mv^2
原子核の結合エネルギー
\Delta m \cdot c^2 &=& Zm_\text{p} c^2 + Nm_\text{n} c^2 – Mc^2
核融合 (nuclear fusion)
核分裂 (nuclear fission)
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