原子（知識）の問題

19 世紀の終わりから 20 世紀のはじめにかけて、陰極線の研究から電子が発見され、その電気量が測定された。陰極線と電子、電気素量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。

• ア　陰極線は電荷をもたないので、磁場の中を通しても進路は曲がらない。
• イ　陰極線の正体は、正の電荷をもつ粒子の流れである。
• ウ　トムソンは、陰極線を電場や磁場の中に通して曲がり方を調べ、電気素量 $e$ の値そのものを求めた。
• エ　ミリカンは、油滴実験によって、油滴がもつ電気量がつねにある最小の値の整数倍になっていることを示した。
• オ　ミリカンの油滴実験から、帯電した物体の電気量はどんな値でも連続的にとりうることがわかった。

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。

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。

質量 $m$ の粒子が速さ $v$ で運動しているとき、この粒子の物質波（ド・ブロイ波）の波長は $\lambda =\frac{h}{mv}$ と表される。ただし、$h$ はプランク定数であり、粒子の速さは光の速さに比べて十分小さいものとする。物質波と電子線回折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。

• ア　電子の速さを 2 倍にすると、電子のド・ブロイ波長は 2 倍になる。
• イ　同じ速さで運動している電子と陽子では、陽子のほうがド・ブロイ波長が長い。
• ウ　運動量の大きさが等しい電子と陽子では、ド・ブロイ波長は等しい。
• エ　電子線を結晶に当てても、X 線を当てたときのような回折による模様は現れない。
• オ　電子線を結晶に当てたときに現れる回折の模様は、電子が粒子としての性質をもつことを示す証拠である。

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。