第21章光の量子的な性質The Quantum Nature of Light原書 p.711–742
Test Prep実力テスト
Multiple Choice選択問題
21.1 Planck and Quantum Nature of Light 29A perfect blackbody is a perfect absorber of energy transferred by what method?
21.1 プランクと光の量子的な性質 29完全な黒体は、どの方法で移されるエネルギーの完全な吸収体か。
a. conductionb. convectionc. inductiond. radiation
a. 伝導b. 対流c. 誘導d. 放射
30Which of the following is a physical entity that is quantized?
30次のうち量子化された物理的な存在はどれか。
a. electric charge of an ionb. frequency of a sound
a. イオンの電荷b. 音の振動数
c. speed of a car
c. 車の速さ
31Find the energy in joules of photons of radio waves that leave an FM station that has a 90.0-MHz broadcast frequency.a. 1.8 × 10−25 Jb. 1.11 × 10−25 Jc. 7.1 × 10−43 Jd. 5.96 × 10-26 J
31放送の振動数が90.0 MHzのFM局から出る電波の光子のエネルギーをジュールで求めよ。a. 1.8 × 10-25 Jb. 1.11 × 10-25 Jc. 7.1 × 10-43 Jd. 5.96 × 10-26 J
32Which region of the electromagnetic spectrum will provide photons of the least energy?
32電磁スペクトルのどの領域が、最も小さいエネルギーの光子を与えるか。
a. infrared lightb. radio waves
a. 赤外線b. 電波
c. ultraviolet lightd. X-rays
c. 紫外線d. X線
33A hot, black coffee mug is sitting on a kitchen table in a dark room. Because it cannot be seen, one assumes that it is not emitting energy in the form of light. Explain the fallacy in this logic.
33熱く黒いコーヒーカップが暗い部屋の食卓に置かれている。見えないので、光の形でエネルギーを放っていないと考える。この論理の誤りを説明せよ。
of light.2. Construct a demonstration that supports the particle model of light. Note—One possible method is to use a negatively charged electroscope, zinc plate, and three light sources of different frequencies. A red laser, a desk lamp, and ultraviolet lamp are typically used. Can you arrange these materials to demonstrate the photoelectric effect? In writing, explain how evidence from your demonstration supports the particle model of light.
光の波のモデルをどう支持するかを文章で説明せよ。2. 光の粒子のモデルを支持する実演を組み立てよ。注——一つのやり方は、負に帯電した箔検電器、亜鉛板、振動数の違う三つの光源を使うことである。ふつう赤いレーザー、卓上ランプ、紫外線ランプが使われる。これらの材料を並べて光電効果を示せるか。実演の証拠が光の粒子のモデルをどう支持するかを文章で説明せよ。
a. Not all heat is in the form of light energy.b. Not all light energy falls in the visible portion of the electromagnetic spectrum.c. All heat is in the form of light energy.d. All light energy falls in the visible portion of the electromagnetic spectrum.
a. すべての熱が光のエネルギーの形であるわけではないから。b. すべての光のエネルギーが電磁スペクトルの可視の部分に入るわけではないから。c. すべての熱が光のエネルギーの形だから。d. すべての光のエネルギーが電磁スペクトルの可視の部分に入るから。
34Given two stars of equivalent size, which will have a greater temperature: a red dwarf or a yellow dwarf? Explain. Note—Our sun is considered a yellow dwarf.
34同じ大きさの二つの星で、赤色矮星と黄色矮星ではどちらの温度が高いか。説明せよ。注——私たちの太陽は黄色矮星とされる。
a. a yellow dwarf, because yellow light has lower frequencyb. a red dwarf, because red light has lower frequencyc. a red dwarf, because red light has higher frequencyd. a yellow dwarf, because yellow light has higher frequency
a. 黄色矮星。黄色い光は振動数が低いからb. 赤色矮星。赤い光は振動数が低いからc. 赤色矮星。赤い光は振動数が高いからd. 黄色矮星。黄色い光は振動数が高いから
21.2 Einstein and the Photoelectric Effect 35What is a quantum of light called?a. electronb. neutron
21.2 アインシュタインと光電効果 35光の量子は何と呼ばれるか。a. 電子b. 中性子
c. photond. proton
c. 光子d. 陽子
36Classical physics explains many aspects of electromagnetic radiation. Which of the following observations is consistent with the classical model?
36古典物理は電磁放射の多くの面を説明する。次の観察のうち、古典のモデルと辻褄が合うのはどれか。
a. Immediate ejection of electrons upon
a. 材料を光にさらすとただちに電子が
exposure of a material to light.b. Exposure to light causes an electrical response in many materials.c. The speed of ejected electrons is independent of light intensity.d. Electrical activity from a given material requires a specific frequency of light.
たたき出されること。b. 光にさらすと多くの材料で電気的な応答が起こること。c. たたき出された電子の速さが光の強さによらないこと。d. ある材料からの電気的な活動には特定の振動数の光が要ること。
37If of energy is supplied to an electron with a binding energy of , with what kinetic energy will the electron be launched?
37結合エネルギーの電子にのエネルギーが与えられたとき、その電子はどれだけの運動エネルギーで打ち出されるか。
38Which of the following terms translates to light-producing voltage?
38次の語のうち「光が電圧を作る」と訳せるのはどれか。
a. photoelectricb. quantum mechanicsc. photoconductived. photovoltaic
a. 光電の(photoelectric)b. 量子力学c. 光導電の(photoconductive)d. 光起電の(photovoltaic)
39Why is high frequency EM radiation considered more dangerous than long wavelength EM radiation?
39振動数の高い電磁放射が、波長の長い電磁放射より危険だとされるのはなぜか。
a. Long wavelength EM radiation photons carry less energy and therefore have greater ability to disrupt materials through the photoelectric effect.b. Long wavelength EM radiation photons carry more energy and therefore have greater ability to disrupt materials through the photoelectric effect.c. High frequency EM radiation photons carry less energy and therefore have lower ability to disrupt materials through the photoelectric effect.d. High frequency EM radiation photons carry more energy and therefore have greater ability to disrupt materials through the photoelectric effect.
a. 波長の長い電磁放射の光子はエネルギーが小さく、したがって光電効果で材料を乱す能力が大きいから。b. 波長の長い電磁放射の光子はエネルギーが大きく、したがって光電効果で材料を乱す能力が大きいから。c. 振動数の高い電磁放射の光子はエネルギーが小さく、したがって光電効果で材料を乱す能力が小さいから。d. 振動数の高い電磁放射の光子はエネルギーが大きく、したがって光電効果で材料を乱す能力が大きいから。
40Why are UV, X-rays, and gamma rays considered ionizing radiation?
40紫外線・X線・ガンマ線が電離放射線とされるのはなぜか。
a. UV, X-rays, and gamma rays are capable of ejecting photons from a surface.b. UV, X-rays, and gamma rays are capable of
a. 紫外線・X線・ガンマ線は面から光子をたたき出せるから。b. 紫外線・X線・ガンマ線は面から
Short Answer記述式
21.1 Planck and Quantum Nature of Light 46Describe the form of a blackbody radiation curve
21.1 プランクと光の量子的な性質 46すべての振動数の光が等しい確率で放たれるとしたら、
ejecting neutrons from a surface.c. UV, X-rays, and gamma rays are capable of ejecting protons from a surface.d. UV, X-rays, and gamma rays are capable of ejecting electrons from a surface.
中性子をたたき出せるから。c. 紫外線・X線・ガンマ線は面から陽子をたたき出せるから。d. 紫外線・X線・ガンマ線は面から電子をたたき出せるから。
21.3 The Dual Nature of Light 41What two particles interact in Compton scattering?
21.3 光の二重性 41コンプトン散乱ではどの二つの粒子が作用し合うか。
a. photon and electronb. proton and electron
a. 光子と電子b. 陽子と電子
c. neutron and electrond. proton and neutron
c. 中性子と電子d. 陽子と中性子
42What is the momentum of a 500-nm photon?a. 8.35 × 10−26 kg ⋅ m/sb. 3.31 × 10−40 kg ⋅ m/sc. 7.55 × 1026 kg ⋅ m/sd. 1.33 × 10-27 kg ⋅ m/s
42500 nmの光子の運動量はいくらか。a. 8.35 × 10-26 kg·m/sb. 3.31 × 10-40 kg·m/sc. 7.55 × 1026 kg·m/sd. 1.33 × 10-27 kg·m/s
43The conservation of what fundamental physics principle is behind the technology of solar sails?a. chargeb. mass
43太陽帆の技術の背後にあるのは、どの物理の基本の原理の保存か。a. 電荷b. 質量
c. momentumd. angular momentum
c. 運動量d. 角運動量
44Terms like frequency, amplitude, and period are tied to what component of wave-particle duality?
44振動数・振幅・周期といった語は、波と粒子の二重性のどの側面に結びつくか。
a. neither the particle nor the wave model of lightb. both the particle and wave models of lightc. the particle model of lightd. the wave model of light
a. 光の粒子のモデルでも波のモデルでもないb. 光の粒子のモデルと波のモデルの両方c. 光の粒子のモデルd. 光の波のモデル
45Why was it beneficial for Compton to scatter electrons using X-rays and not another region of light like microwaves?
45コンプトンが電子を散乱させるのに、マイクロ波など他の領域の光でなくX線を使ったのが有利だったのはなぜか。
a. because X-rays are more penetrating than microwavesb. because X-rays have lower frequency than microwavesc. because microwaves have shorter wavelengths than X-raysd. because X-rays have shorter wavelength than microwaves
a. X線はマイクロ波より物を通り抜けやすいからb. X線はマイクロ波より振動数が低いからc. マイクロ波はX線より波長が短いからd. X線はマイクロ波より波長が短いから
if all frequencies of light were emitted with equal probability.
黒体放射の曲線の形はどうなるかを述べよ。
a. The curve would appear as a Gaussian probability distribution with a large peak in the middle.b. The curve would appear as a vertical line.
a. 曲線は真ん中に大きな尖りのあるガウス型の確率分布のように見える。b. 曲線は垂直な直線のように見える。
c. The curve would appear as a horizontal line.d. The curve would appear as a diagonal line correlating intensity to frequency at a 1:1 ratio.
c. 曲線は水平な直線のように見える。d. 曲線は強さと振動数を1対1で結ぶ斜めの直線のように見える。
47Because there are more gradations to high frequency radiation than low frequency radiation, scientists also thought it possible that a curve titled the ultraviolet catastrophe would occur. Explain what the blackbody radiation curve would look like if this were the case.
47高い振動数の放射のほうが低い振動数の放射より段階が多いので、科学者は紫外破綻と呼ばれる曲線が起こりうるとも考えた。もしそうなら黒体放射の曲線はどう見えるかを説明せよ。
a. The curve would steadily increase in intensity with increasing frequency.b. The curve would steadily decrease in intensity with increasing frequency.c. The curve would be much steeper than in the blackbody radiation graph.d. The curve would be much flatter than in the blackbody radiation graph.
a. 曲線は振動数が上がるにつれて強さが着実に増える。b. 曲線は振動数が上がるにつれて強さが着実に減る。c. 曲線は黒体放射のグラフよりずっと急になる。d. 曲線は黒体放射のグラフよりずっと平らになる。
48Energy provided by a light exists in the following quantities: 150 J, 225 J, 300 J. Define one possible quantum of energy and provide an energy state that cannot exist with this quantum.
48ある光が与えるエネルギーは次の量で存在する——150 J、225 J、300 J。ありうるエネルギーの量子を一つ定め、その量子では存在しえないエネルギーの状態を一つ挙げよ。
a. 65 J; 450 J cannot existb. 70 J; 450 J cannot existc. 75 J; 375 J cannot existd. 75 J; 100 J cannot exist
a. 65 J。450 Jは存在しえないb. 70 J。450 Jは存在しえないc. 75 J。375 Jは存在しえないd. 75 J。100 Jは存在しえない
49How did Planck’s work come to be regarded as a major dividing line between classical and modern physics?
49プランクの仕事が、古典物理と現代物理を分ける大きな境目とみなされるようになったのはなぜか。
a. Planck’s constant is smaller than any previous discovered constant.b. Planck hypothesized that energy is quantized rather than continuous.c. Planck’s theories meant that classical physics was no longer useful for any system.d. Plank discovered the blackbody radiation spectrum.
a. プランク定数はそれまでに見つかったどの定数より小さいから。b. プランクはエネルギーが連続ではなく量子化されていると仮定したから。c. プランクの理論は、古典物理がもうどんな系にも役立たないことを意味したから。d. プランクが黒体放射のスペクトルを発見したから。
50How many 500-mm microwave photons are needed to supply the 8 kJ of energy necessary to heat a cup of water by 10 degrees Celsius?a. 8.05 × 1028 photonsb. 8.05 × 1026 photons
50コップ一杯の水を摂氏10度あたためるのに要る8 kJのエネルギーを与えるには、波長500 mmのマイクロ波の光子が何個要るか。a. 8.05 × 1028個b. 8.05 × 1026個
c. 2.01 × 1026 photonsd. 2.01 × 1028 photons
c. 2.01 × 1026個d. 2.01 × 1028個
51What is the efficiency of a 100-W, 550-nm lightbulb if a photometer finds that 1 × 1020 photons are emitted each second?
51光量計が毎秒1 × 1020個の光子が放たれていると測るとき、100 W・550 nmの電球の効率はいくらか。
a. 101 percentb. 72 percent
a. 101パーセントb. 72パーセント
c. 18 percentd. 36 percent
c. 18パーセントd. 36パーセント
52Which form of electromagnetic radiation would deliver the most photons per unit time from a distant galaxy to an observer on Earth?
52遠くの銀河から地球の観測者へ、単位時間あたり最も多くの光子を届ける電磁放射はどれか。
a. Gamma raysb. Radio waves
a. ガンマ線b. 電波
c. Ultraviolet lightd. X-rays
c. 紫外線d. X線
53Why are photons of gamma rays and X-rays able to penetrate objects more successfully than ultraviolet radiation?
53ガンマ線とX線の光子が紫外線より物をうまく通り抜けられるのはなぜか。
a. Photons of gamma rays and X-rays carry with them less energy.b. Photons of gamma rays and X-rays have longer wavelengths.c. Photons of gamma rays and X-rays have lower frequencies.d. Photons of gamma rays and X-rays carry with them more energy.
a. ガンマ線とX線の光子は運ぶエネルギーが小さいから。b. ガンマ線とX線の光子は波長が長いから。c. ガンマ線とX線の光子は振動数が低いから。d. ガンマ線とX線の光子は運ぶエネルギーが大きいから。
21.2 Einstein and the Photoelectric Effect 54According to wave theory, what is necessary to eject electrons from a surface?
21.2 アインシュタインと光電効果 54波の理論によれば、面から電子をたたき出すには何が要るか。
a. Enough energy to overcome the binding energy of the electrons at the surfaceb. A frequency that is higher than that of the electrons at the surfacec. Energy that is lower than the binding energy of the electrons at the surfaced. A very small number of photons
a. 面にある電子の結合エネルギーを上回るだけのエネルギーb. 面にある電子の振動数より高い振動数c. 面にある電子の結合エネルギーより小さいエネルギーd. ごく少数の光子
55What is the wavelength of EM radiation that ejects 2.00-eV electrons from calcium metal, given that the binding energy is 2.71 eV?a. 16.1 × 105 mb. 6.21 × 10−5 mc. 9.94 × 10−26 md. 2.63 × 10-7 m
55結合エネルギーが2.71 eVだとして、カルシウム金属から2.00 eVの電子をたたき出す電磁放射の波長はいくらか。a. 16.1 × 105 mb. 6.21 × 10-5 mc. 9.94 × 10-26 md. 2.63 × 10-7 m
56Find the wavelength of photons that eject electrons from potassium, given that the binding energy is .a. b.
56カリウムからの電子をたたき出す光子の波長を求めよ。ただし結合エネルギーはである。a. b.
57An extremely efficient solar panel is designed with an energy gap of 1.4 eV. If shining a light on the panel causes a current to flow and the temperature of the panel to increase slightly, what can you say about the wavelength of the light?
57非常に効率のよい太陽電池板が、1.4 eVのエネルギーの隙間で設計されている。この板に光を当てると電流が流れ、板の温度がわずかに上がるとすれば、その光の波長について何が言えるか。
a. The light’s wavelength was about 837 nm.b. The light’s wavelength was about 886 nm.c. The light’s wavelength was about 908 nm.d. The light’s wavelength was about 950 nm.
a. 光の波長はおよそ837 nmだった。b. 光の波長はおよそ886 nmだった。c. 光の波長はおよそ908 nmだった。d. 光の波長はおよそ950 nmだった。
58How do solar panels work?a. Solar panels take advantage of the photoelectric effect to store potential energy as heat.b. Solar panels take advantage of the photoelectric effect to convert heat energy into power.c. Solar panels take advantage of the photoelectric effect to generate power from incoming radiation.d. Solar panels take advantage of the photoelectric effect to create light from incoming heat energy.
58太陽電池板はどうはたらくか。a. 太陽電池板は光電効果を利用して位置エネルギーを熱として蓄える。b. 太陽電池板は光電効果を利用して熱エネルギーを電力に変える。c. 太陽電池板は光電効果を利用して、入ってくる放射から電力を作る。d. 太陽電池板は光電効果を利用して、入ってくる熱エネルギーから光を作る。
21.3 The Dual Nature of Light 59Predict the effect on a photon’s wavelength of a collision with an electron.
21.3 光の二重性 59電子との衝突が光子の波長に及ぼす影響を予想せよ。
a. The photon’s wavelength will drop to zero.b. The photon’s wavelength will decrease.
a. 光子の波長は0に落ちる。b. 光子の波長は短くなる。
c. The photon’s wavelength will increase.d. The photon’s wavelength will be inverted.
c. 光子の波長は長くなる。d. 光子の波長は逆になる。
60Compare the momentums of a proton and an electron with the same energy and explain any difference.
60同じエネルギーを持つ陽子と電子の運動量を比べ、違いがあれば説明せよ。
a. Their momentums are the same because they have the same energy.b. The electron has a greater momentum than the photon; photon momentum arises from Planck’s constant which is many orders of magnitude smaller than the mass of an electron.c. The photon has a greater momentum than the electron; photon momentum arises from the speed of light which is much faster than an electron can move.
a. 同じエネルギーを持つので運動量も同じである。b. 電子のほうが光子より運動量が大きい。光子の運動量はプランク定数から生じ、それは電子の質量より何桁も小さいから。c. 光子のほうが電子より運動量が大きい。光子の運動量は光速から生じ、それは電子が動けるよりはるかに速いから。
d. The photon must have a momentum of zero because its rest mass is zero.
d. 光子は静止質量が0なので、運動量は0でなければならない。
61A 500-nm photon strikes an electron and loses 20 percent of its energy. What is the new momentum of the photon?a. 4.24 × 10−27 kg ⋅ m/sb. 3.18 × 10−27 kg ⋅ m/sc. 2.12 × 10−27 kg ⋅ m/sd. 1.06 × 10−27 kg ⋅ m/s
61500 nmの光子が電子にあたり、エネルギーの20パーセントを失う。光子の新しい運動量はいくらか。a. 4.24 × 10-27 kg·m/sb. 3.18 × 10-27 kg·m/sc. 2.12 × 10-27 kg·m/sd. 1.06 × 10-27 kg·m/s
62A 500-nm photon strikes an electron and loses 20 percent of its energy. What is the speed of the recoiling electron?a. 7.18 × 105 m/sb. 6.18 × 105 m/sc. 5.18 × 105 m/sd. 4.18 × 105 m/s
62500 nmの光子が電子にあたり、エネルギーの20パーセントを失う。跳ね返された電子の速さはいくらか。a. 7.18 × 105 m/sb. 6.18 × 105 m/sc. 5.18 × 105 m/sd. 4.18 × 105 m/s
63When a photon strikes a solar sail, what is the direction of impulse on the photon?
63光子が太陽帆にあたるとき、光子が受ける力積の向きはどちらか。
a. parallel to the sailb. perpendicular to the sailc. tangential to the saild. opposite to the sail
a. 帆に平行b. 帆に垂直c. 帆に接する向きd. 帆と逆向き
64What is a fundamental difference between solar sails and sails that are used on sailboats?
64太陽帆と、ヨットに使う帆との根本的な違いは何か。
a. Solar sails rely on disorganized strikes from light particles, while sailboats rely on disorganized strikes from air particles.b. Solar sails rely on disorganized strikes from air particles, while sailboats rely on disorganized strikes from light particles.c. Solar sails rely on organized strikes from air particles, while sailboats rely on organized strikes from light particles.d. Solar sails rely on organized strikes from light particles, while sailboats rely on organized strikes from air particles.
a. 太陽帆は光の粒子のばらばらな衝突に頼り、ヨットは空気の粒子のばらばらな衝突に頼る。b. 太陽帆は空気の粒子のばらばらな衝突に頼り、ヨットは光の粒子のばらばらな衝突に頼る。c. 太陽帆は空気の粒子のそろった衝突に頼り、ヨットは光の粒子のそろった衝突に頼る。d. 太陽帆は光の粒子のそろった衝突に頼り、ヨットは空気の粒子のそろった衝突に頼る。
65The wavelength of a particle is called the de Broglie wavelength , and it can be found with the equation .
65粒子の波長はド・ブロイ波長と呼ばれ、式で求められる。
Yes or no—Can the wavelength of an electron match that of a proton?
はい・いいえで答えよ——電子の波長が陽子の波長と一致することはありうるか。
a. Yes, a slow-moving electron can achieve the same momentum as a slow-moving proton.b. No, a fast-moving electron cannot achieve the same momentum, and hence the same wavelength, as a proton.
a. はい。遅く動く電子は遅く動く陽子と同じ運動量を持ちうる。b. いいえ。速く動く電子は陽子と同じ運動量、したがって同じ波長を持ちえない。
c. No, an electron can achieve the same momentum, and hence not the same wavelength, as a proton.d. Yes, a fast-moving electron can achieve the same momentum, and hence have the same wavelength, as a slow-moving proton.
c. いいえ。電子は陽子と同じ運動量を持ちうるので、同じ波長にはならない。d. はい。速く動く電子は遅く動く陽子と同じ運動量を持ちうるので、同じ波長になる。
66Why do we not observe the wave-like nature of an object such as quickly rolling bowling ball?
66速く転がるボウリングの球のような物で、波らしい性質が見えないのはなぜか。
a. The length of the wave is the same as the
a. 波の長さが球の
Extended Response論述式
21.1 Planck and Quantum Nature of Light 67Some television tubes are CRTs. They use an approximately 30-kV accelerating potential to send electrons to the screen, where the electrons stimulate phosphors to emit the light that forms the pictures we watch. Would you expect X-rays also to be created? Explain.
21.1 プランクと光の量子的な性質 67ブラウン管式のテレビがある。およそ30 kVの加速電位で電子を画面へ送り、電子が蛍光体を刺激して、私たちが見る絵を作る光を出させる。X線も作られると考えられるか。説明せよ。
a. No, because the full spectrum of EM radiation is not emitted at any temperature.b. No, because the full spectrum of EM radiation is not emitted at certain temperatures.c. Yes, because the full spectrum of EM radiation is emitted at any temperature.d. Yes, because the full spectrum of EM radiation is emitted at certain temperatures.
a. いいえ。どの温度でも電磁放射のスペクトル全体が放たれるわけではないから。b. いいえ。ある温度では電磁放射のスペクトル全体が放たれるわけではないから。c. はい。どの温度でも電磁放射のスペクトル全体が放たれるから。d. はい。ある温度では電磁放射のスペクトル全体が放たれるから。
68Consider an alternate reality in which Planck’s constant is equal to 6.626 J•s. What effect would this have on the motion of a child on a playground swing?
68プランク定数が6.626 J·sに等しい別の世界を考えよ。これは公園のぶらんこに乗る子の運動にどんな影響を及ぼすか。
a. The child would be able to swing at any speed.b. The child would be able to swing at constant velocity.c. The child could be released from the swing at any height.d. The child could be released from the swing at only specific heights.
a. 子はどんな速さでも揺れられる。b. 子は一定の速度で揺れられる。c. 子はどんな高さからでもぶらんこから放たれうる。d. 子は特定の高さからしかぶらんこから放たれえない。
69What is the accelerating voltage of an X-ray tube that produces X-rays with the shortest wavelength of 0.0103 nm?a. 1.21 × 1010 Vb. 2.4 × 105 Vc. 3.0 × 10−33 V
69最も短い波長が0.0103 nmのX線を作るX線管の加速電圧はいくらか。a. 1.21 × 1010 Vb. 2.4 × 105 Vc. 3.0 × 10-33 V
diameter of the ball, so they are indistinguishable.b. The length of the wave is longer than the diameter of the ball, making the wave difficult to observe.c. The length of the wave is much shorter than the diameter of the ball, making the wave difficult to observe.d. The ball is not rolling quickly enough to have wave-like qualities.
直径と同じなので、見分けられないから。b. 波の長さが球の直径より長いので、波が観測しにくいから。c. 波の長さが球の直径よりずっと短いので、波が観測しにくいから。d. 球が波らしい性質を持つほど速く転がっていないから。
d. 1.21 × 105 V
d. 1.21 × 105 V
70In a dental office, the person giving a dental x-ray examination leaves the room while the x-ray source is active. Dental office workers do not, however, take similar precautions against the bright lights of the exam room. Explain this difference.
70歯科医院では、歯のX線検査をする人はX線源が動いている間、部屋を出る。しかし歯科の職員は、検査室の明るい照明に対して同じような用心はしない。この違いを説明せよ。
a. Because x-ray photons carry much more energy than the photons of visible light, repeated exposure to x-rays can cause much more cumulative cell damage to the dental worker.b. Because x-ray photons have a longer wavelength than the photons of visible light, repeated exposure to x-rays can cause much more cumulative cell damage to the dental worker.c. Because x-ray photons have a lower frequency than the photons of visible light, repeated exposure to x-rays can cause much more cumulative cell damage to the dental worker.d. Because x-ray photons are more massive than the photons of visible light, they penetrate more deeply into tissue, so repeated exposure to x-rays can cause much more cumulative cell damage to the dental worker.
a. X線の光子は可視光の光子よりはるかに大きなエネルギーを運ぶので、X線に繰り返しさらされると歯科の職員の細胞にはるかに大きな損傷が積み重なりうるから。b. X線の光子は可視光の光子より波長が長いので、X線に繰り返しさらされると歯科の職員の細胞にはるかに大きな損傷が積み重なりうるから。c. X線の光子は可視光の光子より振動数が低いので、X線に繰り返しさらされると歯科の職員の細胞にはるかに大きな損傷が積み重なりうるから。d. X線の光子は可視光の光子より重いので組織へより深く入り込み、X線に繰り返しさらされると細胞にはるかに大きな損傷が積み重なりうるから。
21.2 Einstein and the Photoelectric Effect 71You and your lab partner increase the intensity of light shining on a metal surface. Predict the effect on the current that you are able to measure and explain your reasoning.
21.2 アインシュタインと光電効果 71あなたと実験の相棒は、金属の面に当てる光の強さを上げる。測れる電流への影響を予想し、その理由を説明せよ。
a. The observed current will increase because more electrons are moving through the material.
a. 材料の中を動く電子が増えるので、観測される電流は増える。
b. The observed current will increase because electrons are moving more quickly through the material.c. The observed current will decrease because fewer electrons are moving through the material.d. The observed current will decrease because electrons are moving more slowly through the material.
b. 電子が材料の中をより速く動くので、観測される電流は増える。c. 材料の中を動く電子が減るので、観測される電流は減る。d. 電子が材料の中をより遅く動くので、観測される電流は減る。
Consider the emission spectrum of oxygen shown in the image. What can you conclude about the speed of the particles represented by the spectral lines?
図に示した酸素の輝線スペクトルを考えよ。このスペクトル線が表す粒子の速さについて何が結論できるか。
a. The particles represented by the lines may have any speed between the lowest and highest energy on the spectrum.b. The particles represented by the lines have discrete speeds corresponding to the spectral lines.c. There exist particles with a speed equal to the average of the brightest orange line and brightest green line.d. There exist particles with infinite speed based on this spectrum.
a. 線が表す粒子は、スペクトル上の最も低いエネルギーと最も高いエネルギーの間のどんな速さも持ちうる。b. 線が表す粒子は、スペクトル線に対応する離散的な速さを持つ。c. 最も明るいオレンジの線と最も明るい緑の線の平均に等しい速さを持つ粒子が存在する。d. このスペクトルから、無限の速さを持つ粒子が存在する。
73A 500 nm photon of light strikes a semi-conductive surface with a binding energy of 2 eV. With what velocity will an electron be emitted from the semi-conductive surface?a. 8.38 × 105 m/sb. 9.33 × 105 m/sc. 3 × 108 m/sd. 4.11 × 105 m/s
73500 nmの光の光子が、結合エネルギー2 eVの半導体の面にあたる。半導体の面からどれだけの速度で電子が放たれるか。a. 8.38 × 105 m/sb. 9.33 × 105 m/sc. 3 × 108 m/sd. 4.11 × 105 m/s
74True or false—Treating food with ionizing radiation helps keep it from spoiling.
74正誤問題——食品を電離放射線で処理すると、腐りにくくなる。
a. trueb. false
a. 正b. 誤
21.3 The Dual Nature of Light 75Explain how Compton scattering may have caused large scale disruptions to communications systems after atomic weapons were tested near Los Alamos?
21.3 光の二重性 75ロスアラモス近くで核兵器の実験が行われたあと、通信網に大規模な混乱が起きたのはコンプトン散乱でどう説明されるか。
a. The large numbers of neutrons released may have absorbed the energy of nearby electrons.b. The large numbers of photons released may have dissipated some of their energy to nearby electrons.
a. 放たれた大量の中性子が、近くの電子のエネルギーを吸収したのかもしれない。b. 放たれた大量の光子が、そのエネルギーの一部を近くの電子に渡したのかもしれない。
c. The large numbers of neutrons released at high speeds may have caused nearby electrons to scatter.d. The large numbers of photons released may have caused those photons and nearby electrons to increase in velocity and change directions.
c. 高速で放たれた大量の中性子が、近くの電子を散乱させたのかもしれない。d. 放たれた大量の光子が、その光子と近くの電子の速度を上げ、向きを変えさせたのかもしれない。
76Sunlight above the Earth’s atmosphere has an intensity of 1.30 kW/m2. If this is reflected straight back from a mirror that has only a small recoil, the light’s momentum is exactly reversed, giving the mirror twice the incident momentum. If the mirror were attached to a solar sail craft, how fast would the craft be moving after 24 hr? Note—The average mass per square meter of the craft is 0.100 kg.a. 8.67 × 10−5 m/s2b. 8.67 × 10−6 m/s2
76地球の大気の上での日光の強さは1.30 kW/m2である。跳ね返りのごく小さい鏡でこれがまっすぐ反射されると、光の運動量はちょうど逆になり、鏡には入射の運動量の2倍が与えられる。この鏡が太陽帆の機に付いているとすると、24時間後にその機はどれだけの速さで動いているか。注——機の1平方メートルあたりの平均の質量は0.100 kgとする。a. 8.67 × 10-5 m/s2b. 8.67 × 10-6 m/s2
c. 94.2 m/sd. 7.49 m/s
c. 94.2 m/sd. 7.49 m/s
77Consider the counter-clockwise motion of LightSail-1 around Earth. When will the satellite move the fastest?
77地球のまわりを反時計回りに動くライトセイル1号を考えよ。この衛星が最も速く動くのはどこか。
a. point Ab. point Bc. point Cd. point D
a. 点Ab. 点Bc. 点Cd. 点D
78What will happen to the interference pattern created by electrons when their velocities are increased?
78電子の速度を上げると、電子が作る干渉の模様はどうなるか。
a. There will be more zones of constructive interference and fewer zones of destructive interference.b. There will be more zones of destructive interference and fewer zones of constructive interference.c. There will be more zones of constructive and destructive interference.d. There will be fewer zones of constructive and destructive interference.
a. 強め合う干渉の帯が増え、弱め合う干渉の帯が減る。b. 弱め合う干渉の帯が増え、強め合う干渉の帯が減る。c. 強め合う干渉と弱め合う干渉の帯がどちらも増える。d. 強め合う干渉と弱め合う干渉の帯がどちらも減る。