光電効果について
光電効果について
岐阜人 さんの書込 (2005/02/24(Thu) 20:44)
光電効果が光が波動性を持つとうまく説明ができないというのが解らないんです．・光電効果が起こるかどうかは波長にのみ依存する ・波のエネルギーは振幅の二乗に比例し，波長に反比例する これから波としてのエネルギーを増す，つまり波長を短くすると光電効果が起こると思うんですが...どこがダメなのか解りません．というか，そもそも波とは何でしょうか．波動性の対比が粒子性ですよね？粒子性は粒子なら波動性は何が振動しているのですか？それとも粒子性は粒子が直線に運動し，波動性は何かの物質が振動するということですか？受験にことごとく敗れ去ったprobably浪人生に救いの手をください．
Re: 光電効果について
崎間 さんのレス (2005/02/24(Thu) 21:47)
岐阜人さん，お久しぶりです．
# この分野，詳しい方がいくらでもおられそうなので， # うかつに変なことしゃべらないよう怯えながら…
> 波としてのエネルギーを増す，つまり波長を短くすると > 光電効果が起こると思うんですが...どこがダメなのか解りません．
光電効果によって電子が金属から飛び出すには，「一気に」エネルギーをもらわなければなりません．「一気に」エネルギーを得るには，光が粒として，まとまった塊りである必要があります．
> 粒子性は粒子なら波動性は何が振動しているのですか？ > それとも粒子性は粒子が直線に運動し， > 波動性は何かの物質が振動するということですか？
そうですね，振動するには媒質が必要です．光（電磁波）が宇宙空間を進むのは，宇宙がエーテルという物質で満たされているからだ，と思われていました．詳細な実験の結果，エーテルなどというものの存在は認められませんでした．結局，光は電場と磁場が相互に振動しているもの，ということになります．
ところで，僕も成績が悪かったので，一年間浪人しています．予備校などにも行けず，自宅浪人でした．当時，浪人したら成績が劇的に上がるという妄想を抱いていましたが，そうでもありませんでした．あ，不安になるようなこと言ってすみません．がんばれば（がんばるのが難しい）なんでもできると思います！ ネバー・ギブアップ！
Re: 光電効果について
Ｊ５ さんのレス (2005/02/24(Thu) 21:53)
どうも．
<・波のエネルギーは振幅の二乗に比例し，波長に反比例する
ここので解釈が原因ではないですか？？
振幅の２乗に比例するのはエネルギーではなく光の強度です．つまりどれだけ強い（明るい）光かどうかです． そして波長に反比例するのが波のエネルギーだと思います．
＜そもそも波とは何でしょうか．波動性の対比が粒子性ですよね？粒子性は粒子なら波動性は何が振動しているのですか？それとも粒子性は粒子が直線に運動し，波動性は何かの物質が振動するということですか？
波には２種類あります．縦波と横波です．これらは伝搬方法が異なります． そして縦波これは音波などです．音波の場合空気の分子などを媒質とし伝搬していいきます． 横波これが光などです．光の場合媒質は必要ありません． つまり光そのものが振動していると思います．
どうですか，理解して頂けました？
Re: 光電効果について
さっき通りすがった通りすがり さんのレス (2005/02/24(Thu) 22:31)
先ほど，初めて書込みした通りすがりです． 学生のころ取っていた単位の内容なので分かる範囲でお答えしたいと思います． 崎間さん，Ｊ５さんと内容がダブルかもしれませんが・・・
>波のエネルギーは振幅の二乗に比例し，波長に反比例する Ｊ５さんの返信の通り振幅は光の強さ(眩しさ？)のことです． 岐阜人さんは光の粒子としてのエネルギー(energy)と目で感じる光の強度(power)を混同しているように見受けられます．
>そもそも波とは何でしょうか．波動性の対比が粒子性ですよね？粒子性は粒子なら波動性は何が振動しているのですか？ 確かに，粒子と波動の二面性なんて言われてもわけわかんないですよね(笑) 私もそうでした．（今も分かってないですけど…）
まず，光(可視光)は電磁波です．電磁波の媒質は電場と磁場です．なので，光の媒質は電場と磁場ということになります． 光の粒子性といっても実際に粒が飛んでいるわけではなく，波長に反比例するエネルギーを持つ球が飛んでいると考えると分かりやすいし，実験結果をうまく説明できるよねって事です．物質波の理論を確立したド・ブロイもこのように残しています． 「波の伝播にあたって水の波がコルクの栓を運ぶように粒子を運んでいくと仮定できるか？この議論は困難であって，我々をあまりに遠い哲学の領域に連れ去るだろう」と．まぁ，ドブロイ先生もよくわかんないってことです．
>それとも粒子性は粒子が直線に運動し 模型的な感覚はそれで正しいと思います．
乱文ですみません．
Re: 光電効果について
nobu さんのレス (2005/02/25(Fri) 17:10)
岐阜人さん，はじめまして． 僕の分かる範囲でお答えします．
>光電効果が光が波動性を持つとうまく説明ができないというのが解らないんです．
まず金属から電子が飛び出すためには，あるエネルギーを外部からもらう必要があります．その最低のエネルギーを例えばWとします．
もし光が波であるとすると，たとえ波長の長い光だとしても強度を増していけばいつかエネルギーはWを超えるので電子が出てくるはずです．しかし実験ではそうなっておらず電子が出てくるかどうかは波長（または振動数）にのみ依存するのです．このことが非常に重要です．
ここでエネルギー 
hbar omega|d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e| を持った光子という概念を導入し，電子はこの光子を吸収することによってエネルギーをもらうと考えます．すると hbar omega|4da6cfbd89077bd7c400d274e3340570| でないと電子が飛び出してこれず実験結果をうまく説明できるということです．
詳しい話は物理のかぎしっぽの「光電効果」をきちんと読めば理解できるのではないでしょうか．
Re: 光電効果について
nobu さんのレス (2005/02/25(Fri) 17:12)
すいません数式がうまく出ませんでした…．エイチバーオメガと思ってください．
Re: 光電効果について
Re: 光電効果について
nobu さんのレス (2005/02/25(Fri) 17:22)
＜tex＞〜＜/tex＞は付けたんですが…，|d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e|がよけいだったんですかね．
Re: 光電効果について
CO さんのレス (2005/02/25(Fri) 17:31)
> |d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e|がよけいだったんですかね．
そうですね，|d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e| が余計っぽいです．
Re: 光電効果について
やかん さんのレス (2005/02/25(Fri) 18:30)
こんにちは．
＞振幅の２乗に比例するのはエネルギーではなく光の強度です．つまりどれだけ強い（明るい）光かどうかです． そして波長に反比例するのが波のエネルギーだと思います．
おお，なるほど．明るさはエネルギーの多寡ではないのですね．勘違いしてました． 電磁波って，真空でも伝わりますが，人間は真空って何もないと思ってますが， 空間ってものが存在して，空間が電磁波の媒質（？）って考えられるでしょうかね．でも空間もないところって見た事ないしなあ・・．
Re: 光電効果について
Ｊ５ さんのレス (2005/02/26(Sat) 02:29)
こんにちは
>電磁波って，真空でも伝わりますが，人間は真空って何もないと思ってますが， 空間ってものが存在して，空間が電磁波の媒質（？）って考えられるでしょうかね．でも空間もないところって見た事ないしなあ・・．
ここで真空の定義を確認すると疑問は晴れるのではないでしょうか， 真空とは大気圧より低い気圧を真空と言ってます．また真空もいくつかに分かれていて低真空などなどです，
要は光つまり電磁波を考える場合，媒質は考えなくても良いのでは，だってＸ線だって電磁波ですしこの電磁波は体内だって伝搬されますし．．
Re: 光電効果について
おこめ さんのレス (2005/02/26(Sat) 03:05)
なんか僕の認識とはところどころ違います．ところで岐阜人さんは大学受験の浪人生の方でしょうか？それとも院試の方でしょうか？ 崎間さんの「予備校」というワードから大学受験だと仮定すると，少々情報が過剰ですよね．更に憶測が飛び交っているような気がします．参考にして一番危険性がないのは記事の「光電効果１」，「光電効果２」でしょうね．
Re: 光電効果について
岐阜人 さんのレス (2005/02/26(Sat) 10:18)
皆さん返信ありがとうございます．なるほど，振幅は光の強さに比例するのでありエネルギーではないんですね．波動性をでは説明ができないということが解りました．おこめさん，僕は大学受験生です．慶応受けたんですけどびっくりするくらい物理ができませんでした．一番びっくりしたのは試験中びっくりするくらいできないことにびっくりしなかったことです．もう1年こつこつと勉強します．
Re: 光電効果について
やかん さんのレス (2005/02/26(Sat) 13:28)
J5さん＞ ここで真空の定義を確認すると疑問は晴れるのではないでしょうか， 真空とは大気圧より低い気圧を真空と言ってます．また真空もいくつかに分かれていて低真空などなどです，
すいません，空気のない空間の意味で真空なんて言っちゃいました．言葉を不正確に使っちゃってしまいすみません・・．お教えいただき有難うございます．
＞もう1年こつこつと勉強します． 岐阜人さん頑張って下さいね！（アインシュタインも浪人したらしいですよー！） ヾ(^^ゞ))..( シ^^)ツ_フレーフレー
Re: 光電効果について
おこめ さんのレス (2005/02/26(Sat) 15:23)
簡単なまとめ） 亜）光の強さ→光量子数（量） 夷）光のエネルギー→一つの光量子が持つエネルギーの強さ(∝振動数)（強さ）
波動性→干渉を起こす性質 粒子性→個数の概念，数えられる註）粒子性とは局所性の事では無いです
光電効果関係）
いくら光を強くしても，光電効果が起こらない→瞬間的に与えるエネルギー量が不足している（夷）
光のエネルギーは十分なのに強い信号が得られない→光量子の数が少ない（亜）
自分が習った光電効果はこんな感じだったと思います．これは皆さんの書き込みにも 無矛盾だと思います．粒子性を量子の局所性（註を参照）と直感的に思ってしまうと泥沼にはまってしまいます．詳しくは記事を読むことをお勧めします．僕なんかは素人で，足りないものが多々あるとおもうので・・・
Re: 光電効果について
おこめ さんのレス (2005/02/26(Sat) 15:49)
簡単な光電効果の実験） 材料ペットボトルチョコレート銀紙ストロー10円玉
１．まず上の材料ではく検電器を作ります（具体的には下に紹介しているページなどを参考にしてください．） ２．10円玉を上にのせて太陽に当ててみてください．
人に聞いた話で自分ではやったことは無いのですが，光電効果を確認する事ができると思います．
はく検電器の作り方）
Re: 光電効果について
Dr.StrangeLab さんのレス (2005/02/27(Sun) 07:49)
>１．まず上の材料ではく検電器を作ります >２．10円玉を上にのせて太陽に当ててみてください． これって光電効果によるものなのでしょうか？ 300nm（紫外線UVB相当）のフォトンのエネルギー ：6.6x10^-34[Js]×3.0x10^8／300x10^-9 ＝6.6x10^-19[J]=約4.125電子ボルト 銅の仕事関数：4.14ev で，紫外線がかなり強くないと（夏場の屋外？）電子は出てこないような… （実際は銅の表面が酸化しているので，話が違ってくるかもしれませんが） （白熱電球に当てれば一発で分かる実験ですね．）
Re: 光電効果について
おこめ さんのレス (2005/02/27(Sun) 08:10)
そもそもだいぶ前に聞いた話なので，不確かです．すみません．
下のリンク先ページの太陽電池の実験みたいに10円玉を熱する必要があるかもしれません． 10円玉が銅でできているとしたらできると思います．
>実際は銅の表面が酸化しているので，話が違ってくるかもしれませんが
あ，それならば上のリンクページと総合して考えると，光電効果を見ることができそうですね．上のページでは広義の意味での光電効果と書いてありますが，注目すべき原理は同じですから一見の価値はありそうです．
Re: 光電効果について
おこめ さんのレス (2005/02/27(Sun) 09:08)
下のリンク先ページによると10円玉表面の皮膜は酸化銅?だそうなので，光電効果 はほぼ確実に僕が聞いた話による方法で見れそうですよ．
でも，少しはく検電器のカタチを工夫する必要があるかもしれませんね．
