原子（知識）の問題

光の粒子性について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　金属に当てる光の振動数が限界振動数より小さくても、光を十分に強くすれば光電子が飛び出す。
• イ　金属に当てる光の振動数を変えずに強さだけを大きくすると、飛び出す光電子の運動エネルギーの最大値が大きくなる。
• ウ　仕事関数が大きい金属ほど、その金属の限界振動数は小さい。
• エ　X 線光子が静止している電子に衝突して散乱されると、散乱された X 線の波長は入射した X 線の波長より長くなる。
• オ　光子 1 個のエネルギーは、その光の波長に比例する。

水素原子のエネルギー準位と、水素原子が出す光の線スペクトルについて、ボーアの水素原子模型にもとづいて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、$n$ は量子数（$n=1,2,3,\cdots$）とする。

• ア　水素原子のエネルギー準位の間隔は、量子数 $n$ が大きい準位ほど広くなる。
• イ　電子が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位に移るとき、2 つの準位のエネルギーの差に等しいエネルギーをもつ光子が 1 個放出される。
• ウ　水素原子が出す光のスペクトル系列のうち、可視光の領域に線が現れるのはライマン系列である。
• エ　基底状態にある水素原子は、どのような振動数の光を当てても、その光を吸収して励起状態に移る。
• オ　電子の円軌道の半径は、量子数 $n$ が大きい定常状態ほど小さくなる。

放射線と放射性崩壊について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　$\alpha$ 線・$\beta$ 線・$\gamma$ 線のうち、物質を透過する能力が最も大きいのは $\alpha$ 線である。
• イ　$\beta$ 線の正体は高速の電子の流れであり、磁場の中を通ると進路が曲げられる。
• ウ　$\gamma$ 線の正体はヘリウム原子核の流れであり、電荷をもっている。
• エ　原子核が $\alpha$ 崩壊すると、質量数は変わらず、原子番号が $1$ 増える。
• オ　放射性原子核の半減期は、その物質の温度を高くすると短くなる。

光子とコンプトン効果、および光電効果について述べた次の文ア〜オのうち、正しいものをすべて選べ。ただし、プランク定数を $h$、真空中の光の速さを $c$ とする。

• ア　真空中で振動数 $\nu$ の光の光子 1 個は、エネルギー $h\nu$ と、大きさ $\frac{h\nu }{c}$ の運動量をもつ。
• イ　物質中の電子に衝突してエネルギーの一部を電子に与えた X 線光子の波長は、衝突前の波長より短くなる。
• ウ　コンプトン効果は、X 線光子と電子の衝突において、エネルギーの和と運動量の和がともに保存されるとして説明できる。
• エ　単色光の強さ（単位面積を単位時間に通過する光のエネルギー）を変えずに振動数を大きくすると、単位面積を単位時間に通過する光子の数は増える。
• オ　光電効果において、金属の限界振動数は、その金属の仕事関数をプランク定数 $h$ で割った値に等しい。

原子の構造と、ボーアの水素原子模型について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　ラザフォードは、金箔に $\alpha$ 粒子を当てる散乱実験から、原子の正電荷が原子全体に一様に分布していると結論した。
• イ　ボーアの模型では、定常状態にある電子は原子核のまわりを円運動しているので、電磁波を放出し続ける。
• ウ　電子がエネルギーの高い定常状態から低い定常状態へ移るとき、2 つの準位のエネルギー差に等しいエネルギーをもつ光子が 1 個放出される。
• エ　水素原子のエネルギー準位は、量子数 $n$ が大きい定常状態ほど低くなる。
• オ　水素原子のエネルギー準位の間隔は、量子数 $n$ が大きくなるほど広くなる。