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ニュートン力学古典物理学が通用しない
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ハドロン；クォークの複合体で複合粒子という。 メゾン（π中間子）とバリオン（陽子、中性子な ど）にわけられる。
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π中間子の授受が接着剤（核力）の役割を果たしている。
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ミクロの世界 １とびとびの値しかとらない
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– ミクロの世界では整数倍の値をとる。
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ミクロの世界２粒であり波である
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電子のような極微小なものは粒という物質であり ながらも波としての性格ももっている
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ミクロの世界３不確定性
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物質の位置と速度を同時に確定できない。常に 動いている。
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分光学(spectroscopy)物質が放出・吸収する光の研究
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光の正体？ • 紀元前– アリストテレス – 色とは光と闇の混ざり具 合
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1870年マクスウェル 光は電磁波の一種
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• 1600年– ニュートン – プリズムによるスペクト ル；粒子説
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• 1900年– プランク – 黒体放射のプランクの 公式
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1800年– ヤング – 光の干渉実験；波動説
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• 1905年– アインシュタイン – 光電効果から光量子仮 説；粒子説
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プリズムによる分光 • ニュートン；粒子説
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光はプリズムで７色の帯に分けられ、粒の集まりである。
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波長が長い振動数がすくない
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波長(λ：nm）：：繰り返し振動する波の1周期分の長さ （＝山と山の間 または 谷と谷の間の距離）
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振動数(ν: 1/s, Hz）：1秒間に特定の点を通過する波の数
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振幅：波の中心線から頂点までの垂直距離。
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波数 (cm-1)：1cm間に特定の点を通過する波の数
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速度 (m/s) =波長 × 振動数
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光速；3.00×10の８乗m/s
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エルステッド電流は磁界をつくる
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ファラデー磁界は電流をつくる
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マクスウェル電場は磁場を、磁場は電場を連続 して生じる。
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これが波のように空間 を伝わる。（ヘルツが実証）
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電磁波は光速で伝わる →光は電磁波の一種
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光（電磁波） 波長が短いやつ• ガンマ線 • X線 • 紫外線
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波長が短いエネルギーが大きい
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波長が長いエネルギーが小さい
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波長が長いもの• 赤外線 • マイクロ波 • ラジオ波
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波長が中間のもの可視光線
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光のエネルギーはブランク定数に振動数を乗じたもの
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光の色＝光の波長（振動数） の違い
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光の明るさ＝振幅の違い： 振幅が大きいと明るい
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解像力と波長の関係 大きな粒子は隙間を 通過できない
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より鮮明な像ができる解像力が高い
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粒子が小さいほど容易 に隙間を通過できる
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光の性質 • 反射– 光は物体から反射し、目に到達した特定波長の 光が物体の色となる。
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透過光は物体を透過する場合がある。
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• 吸収光は物体に吸収される
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吸収された光がより長い 波長光として放出される
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吸収された光がより長い 波長光として放出されること蛍光
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屈折光は物体を通して曲げられる。
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ラクトフェリンはビフィズス菌に結合する
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蛍光によるタンパク質の可視化
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光の屈折 光がある媒体から異なる 密度の他の媒体を通過 する際に屈曲する。
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水から空気へ通過する光 の屈折が、鉛筆が曲がっ て見える原因
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光は障害物を回り込む光の波としての性質
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山と山、谷と谷は振幅強度を増加する。
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。山と谷は振幅 は相殺される。
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スリットによる光の回折 32 シングルスリットの場合光の回折によって、スリット幅よりも広い帯としてスクリーンに映る。
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ダブルスリットの場合それぞれのスリットからの光が回折して強め合う干渉（山と 山）と弱め合う干渉（山と谷）が生じてスクリーンには明暗の 縞模様が映る。
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黒体放射 固体は加熱すると広い波長領域の電磁波が放射される 。「光の色」と「温度」との関係
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ウィーンの変位則λmax・T = C
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λmaxx モノが発する１番強い波長
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T絶対温度
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C定数
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光の「色」と「明るさ」 • 色：：光の波長（振動数）
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明るさ（強さ）：：光の振幅
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「強くて赤い光」と「弱くて青い光」が混ざった光 の場合、ヒトの目には「赤い光」と認識される。
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「最も強い光の色」、すなわち「最も振幅が大き い光の振動数」がその光全体の色として見える。
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スペクトル混ざり合った光を分け、光の強さと波長（振動数）の グラフに表したもの
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黒体放射とは固体は加熱すると広い波長領域の電磁波が放射される
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ナトリウム原子の線スペクトル 原子は熱などのエネルギーで励起されると光を放出する
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ナトリウム原子の線スペクトル589.6 nm 589.0 nm
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電磁波のエネルギーと原子の線スペクトル 40 Johann Balmer:1885年
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Johannes Rydberg:不明
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リュードベリ定数R = 1.097×10-2 nm-1
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プランクの量子論-1プランクの量子仮説
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【実験事実】放射されるエネルギー量(E)は波長に依存する。
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原子は特定波長の光を出す
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【古典物理学】原子や分子は任意の量のエネルギーを放射する。
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【プランクの説 原子や分子はあるまとまった不連続な量だ けエネルギーを放射・吸収できる。
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不連続な量＝整数倍となる ＝量子化されている
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光のエネルギーははhνの整数倍になる
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光のエネルギーはhνの整数倍になる →光のエネルギーはある決まった飛び飛びの値をとる
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光のエネルギーはある決まった飛び飛びの値をとる→光のエネルギーは非連続的である
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プランクの量子論-3 量子：電磁波の形で放出（または吸収）される 最小量であり、一つの固まりと捉える。
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E =h × ν ＝ h × c/λ
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ｖ：振動数
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ｃ：光速
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λ :波長
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→エネルギーは振動数に比例する
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比例しないもの電磁波の強度や明るさ
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プランクの量子論光のエネルギーは飛び飛びである
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光を連続的な波とした、光の波動説を否定
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光量子仮説アインシュタイン
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光はプランク定数hと振動数νを乗じたエネルギー をもつ粒子と考えればいい。
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光電効果：ある金属表面にしきい振動数以上の振動数の光を照射すると、 表面から電子が放出される現象
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光子1個(photon)のエネルギー E =h × ν
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プランク定数 h :6.63×10-34J・s)
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ヤングのダブルスリットの実験 電磁波は波の性質をもつ
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ダブルスリットを抜けた光は 回折し、干渉することででスク リーンには強弱の回折パ ターンが投影される。
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光＝粒子では説明できない
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光は波動性をもつ電磁波である。
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波動性をもつ粒子 • ヤングの実験光は波動性で説明できる。
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光電効果– 光は粒子性（光の光子概念）で説明できる。
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水素原子のボーアモデル 軌道のエネルギー準位 は量子化されている
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電子が高いエネルギーの軌道 から低いエネルギーの軌道に 落ちる（遷移する）とき、両軌道 間のエネルギー差に相当する エネルギーが放出される。
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ボーアは古典物理学の考えを捨て、量子の考えから原子モデルを検討した。
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電子の軌道を量子化し、、同じ軌道ではエネルギー差は生じず、異なる軌道 に落ちたときに差が生じる。
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リュードベリ定数R = 1.097×10-2 nm-1
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リュードベリ定数は原子の出す特定波長 の光を公式化
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n=1への電子の遷移をライマン系列といい、紫外 線部のスペクトルとなる
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ド・ブロイの仮説 • 質量のある動く物体は、全て光と同じように 波の性質をもっている。
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すなわち、物体は粒 子であると同時に波であるという二重の性質 をもっている。（物質波）
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粒子として考えられていた電子も波動として の性質を併せもっている。
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λ 波長→波動性
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ｍ質量→粒子性
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de Broglieの式λ ＝h/mv(光速cを物質の速さv に置き換えた。)
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物質波の波長は粒子の質量×速さに反比例する
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量子力学と不確定性原理 Shoredinger量子力学モデル （1926)
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量子力学モデル （1926)は→電⼦の波動性に注⽬
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→「波動⽅程式」にに質量m(粒⼦性)と波動関数ψ（波動性） を取り込んだ。
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*波動関数︓系の空間的な位置（例︓原⼦の中の電⼦)に関する関数
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Heisenberg不確定性原理 (1927)
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不確定性原理 (1927)は→電⼦の位置や軌跡を正確に知ることは不可能
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電子密度（電子雲）電子が原子のある特定の領域に見出される確率
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原子軌道原子における電子の波動関数
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シュレーディンガー方程式の解が示すことEΨ
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Ｅ電子が占有できるエネルギー状態
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Ψ波動関数、系の空間的な位置に依存する関数
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一組の量子数によって特徴づけられる例・主量子数(n) ・方位量子数(ℓ) ・磁気量子数(m) ・スピン磁気量子数
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空間のある領域に電子を発見する確率は波動関数の二乗に比例する
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