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2023年2月 3日 (金)

人間と科学 第343回 永久不変の存在を求めて( 4) ④

続き:

量子力学の代名詞・プランク定数と電気素量

原子における光と電子の振る舞い

 原子の構成要素がばらばらにならないのは、原子核と電子が引き合う力や、電子が原子核の周りを軌道に沿って運動する際のエネルギーなどのバランスが保たれているからである。ただし、そこに外部からエネルギーが加わると状態が変化する。

 例えば光でエネルギーを与えた時の関係を簡単に示した図もある。(略)

 光子からエネルギーを得た電子は軌道を変えるが、その時の軌道とエネルギー(光の波長)は任意でなく、1対1に決まっている。

 また元の軌道に移るとき、電子はエネルギーを光の形で放出するが、その時の光も必ず先ほどエネルギーを得た光と同じ波長になる。これが341回で紹介した、原子から一定の波長の光が放出される仕組みなのである。(このような光の波長と物質の性質との関係は、皆さんが歯科治療に使う光硬化型レジンにも応用されている。)

 光と電子は、あたかもビリヤードのボールが別のボールを弾き飛ばすようにエネルギーを受け渡す。

 その相互を結び付ける不変の値が、プランク定数と電気素量なのである。

 

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