原子（知識）の問題

次の文中の空欄 a・b に入る語句・式の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、真空中の光の速さを $c$ とする。

「原子核の質量は、その原子核を構成する陽子と中性子をばらばらにしたときの質量の和より　a　。この質量の差を $\Delta m$ とし、質量欠損という。静止している原子核をばらばらの陽子と中性子に分けるには、外から　b　のエネルギーを加える必要がある。このエネルギーを原子核の結合エネルギーという。」

次の文中の空欄 a・b に入る単位の名称の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「放射性物質が放射線を出す能力の強さ（放射能の強さ）は、1 秒間に崩壊する原子核の数で表し、その単位を　a　という。一方、放射線が人体に与える影響は、放射線の種類や放射線を受けた器官によって異なる。この違いを考慮して、人体が受けた放射線の影響の度合いを表す等価線量や実効線量の単位を　b　という。」

X 線管では、陰極から出た電子を加速電圧で加速して陽極の金属（ターゲット）に当て、X 線を発生させる。発生する X 線のスペクトルには、波長に対して強さがなめらかに変化する連続 X 線と、特定の波長で鋭いピークとなって現れる固有 X 線（特性 X 線）が含まれる。

ターゲットの金属の種類を変えずに加速電圧だけを大きくすると、連続 X 線の最短波長は　a　。一方、固有 X 線の波長は　b　。

空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、加速電圧は、変える前と後のどちらでも固有 X 線が発生する大きさであるとする。

• ア
• イ
• ウ
• エ

物質に X 線を当てると、散乱された X 線の中に、入射した X 線とは波長の異なるものが含まれる。この現象をコンプトン効果という。散乱された X 線のうち、波長が変化したものの波長は、入射した X 線の波長より　a　。この現象は、波長 $\lambda$ の X 線を、エネルギー $\frac{hc}{\lambda }$ と大きさ　b　の運動量をもつ粒子（光子）の集まりと考え、光子と物質中の電子との衝突でエネルギーと運動量の和が保存されるとして説明できる。ただし、$h$ はプランク定数、$c$ は真空中の光の速さとする。

空欄 a・b に入る語句・式の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア
• イ
• ウ
• エ

X 線管では、陰極から出た電子を電圧 $V$（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。発生する X 線には、連続 X 線と固有 X 線（特性 X 線）がある。X 線管で発生する X 線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　連続 X 線は、陽極の金属原子の内側の軌道の電子がはじき出されてできた空きに、外側の軌道の電子が移るときに放出される。
• イ　連続 X 線の最短波長は、陽極の金属の種類によって決まり、加速電圧によらない。
• ウ　固有 X 線の波長は、加速電圧を大きくすると短くなる。
• エ　陽極の金属を別の種類の金属に取りかえると、固有 X 線の波長は変わる。
• オ　固有 X 線は、陽極に衝突した電子が急に減速されるときに放出される。