原子（知識）の問題

金属の表面に光を当てて光電効果を起こす実験について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　当てる光の振動数を変えずに光の強さを大きくすると、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。
• イ　当てる光の振動数を大きくすると、その金属の仕事関数が小さくなる。
• ウ　当てる光の振動数が限界振動数より小さいときは、光の強さをどれだけ大きくしても光電子は飛び出さない。
• エ　光を当て始めてから光電子が飛び出し始めるまでには、光の強さが小さいほど長い時間がかかる。

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。

X 線管で発生する X 線と、電子の波動性について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、X 線管では、陰極から出た電子を電圧（加速電圧）で加速して陽極の金属に当て、X 線を発生させるものとする。

• ア　固有 X 線（特性 X 線）の波長は、加速電圧を大きくすると短くなる。
• イ　連続 X 線の最短波長は、陽極の金属の種類で決まり、加速電圧を変えても変わらない。
• ウ　連続 X 線は、陽極の金属原子の内側の軌道に空きができ、そこへ外側の軌道の電子が移るときに放出される。
• エ　電子を加速する電圧を大きくすると、電子のド・ブロイ波長は長くなる。
• オ　結晶に電子線を当てると、X 線を当てたときと同じように、回折による強め合いの模様が観測される。

X 線管では、陰極から出た電子を電圧 $V$ で加速して陽極の金属に当て、X 線を発生させる。X 線の発生と電子の波動性について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、電子や陽子の速さは光の速さに比べて十分小さいものとする。

• ア　加速電圧 $V$ を大きくすると、連続 X 線の最短波長は長くなる。
• イ　連続 X 線の最短波長は、加速電圧 $V$ によらず、陽極の金属の種類によって決まる。
• ウ　電子の速さを大きくすると、電子のド・ブロイ波長は長くなる。
• エ　同じ速さで運動する電子と陽子では、陽子のほうがド・ブロイ波長が長い。
• オ　固有 X 線が発生している範囲で加速電圧 $V$ を変えても、固有 X 線の波長は変わらず、その波長は陽極の金属の種類によって決まる。