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■■■ 真理 03 ■■■
物性物理学総合スレ4
東京大学理学部物理学科
光速は絶対的で時間は相対的は本当か？
福島の原発事故をめぐって 山本義隆
簡単な事をわざわざ難しく説明する馬鹿の弊害
エネルギー保存則の否定などを科学的に証明出来た
相対論と量子力学はどっちがナウいの？
宇宙物理
光って粒子なん？波なん？
大学物理質問スレ part.1
- 1 ：2020/01/10 ～ 最終レス ：2020/06/20
- まずは>>1をよく読みましょう
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
問題の写し間違いに気をつけましょう。
問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。
■書き方
・数式の例 （ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
ベキ乗 x^2
平方根 √(a+b)
分数式 ((x+1)/(x+2))
三角関数 sin(θ)
・図
図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
文字で書く場合は、ずれに注意してください。
MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。
また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。
- 2 ：
- ホール測定は磁場で電流が流れているだけなのに電場が生まれるのはなぜですか？
- 3 ：
- >>2
ホール効果のことなら
ローレンツ力によって物質中の電子が偏ることによって電場が生まれるのでは？
- 4 ：
- それ本当？
- 5 ：
- ホール効果な。
p型でもｎ型でも移動しているのは電子である。
正孔の実態は電子の移動だからである。
電流の方向が同じなら
p型でもｎ型でも移動する電子の方向は同じであり、
ローレンツ力は電流に対して働くのだからこれもp型とｎ型で同じ方向のはずである。
しかし不思議なことに、そしてよく知られているように
電流の方向と磁場の方向が同じなのに
p型とｎ型では発生するホール電圧が逆極性になる！
移動しているのは実際にはどちらも電子なのにだ。
これは、ｐ型半導体には正孔なんかではなく陽電子が存在し、
流入する普通の電子と電荷交換を行って電流を形成しているのであり、
このことを知っている人間ははほとんどいないのである。
負の質量とか笑わせんなよクソザルが。
くっくっく
- 6 ：
- >>5
effectiveな質量なだけね
本当に負であるわけではないんやよ
- 7 ：
- >>5
質問の答えは？
- 8 ：
- >>7
電池と一緒だぞ。
ローレンツ力によって電子がその方向にドリフトして
片側の電子密度が濃くなり、片側が薄くなる。つまり、電界ができる。
この電界とローレンツ力が釣り合ったところでそのドリフトはなくなって、
本来の電流の方向へまっすぐ進むようになる。
電池と同じで内部のローレンツ力は外部には直接現れず、
現れるのは電子の濃淡による電位である。
この場合も当然ながら電位を測定する回路で∫E・ds＞０。
内訳は、外部の電位測定回路にて部分積分∫E・ds＞０であり、
ホール素子内では釣り合っているのでE＝０で部分積分はゼロ。
２つ足して電位測定回路全体の周回積分は∫E・ds＞０
アホザルには
これが意味不明なんだろうな。
実に哀れだわ。
くっくっく
- 9 ：
- ああ、電位じゃなくて電位差な。
くっくっく
- 10 ：
- NGWord：くっくっく
- 11 ：
- 俺も
NGWord：くっくっく
- 12 ：
- 電池では化学力だが
ホール素子ではローレンツ力になる。
両端が帯電するのは同じ。
だからホール素子は電池と一緒ってことだ。
くっくっく
- 13 ：
- 磁場に垂直な面に抵抗を入れて片側の電荷をもう片側に移動させても電位差が生まれますか？
- 14 ：
- p型半導体に陽電子があるだって？
- 15 ：
- 「ローレンツ力が同じ方向」から「電荷の移動方向は同じ」まではいいけど
電荷の正負で電場が逆になる事を気づかんとはね
- 16 ：
- >>14
相間くっくっくにとって電磁気力は遠隔作用だから、電場、磁場は仮想にすぎない
俺様説で通すには、なんちゃって陽電子をでっち上げて説明するしかない。
- 17 ：
- >>5
爺さん、それ違うぞ、多分。
ホール電圧のことあんまり考えたことないんで
自信ないんだが。
先ず、確認したいのは、
電流、磁場が同じ時、電子が電流を担っている場合と、
プラスの電荷（仮想的）が電流を担っている場合を考えてみよう。
①動く方向は逆であるが、ローレンツ力は同じ方向である。
電荷が違うのでホール電圧は逆になる。
②半導体の電荷の実在はp型でもn型でも電子である。
だからホール電圧の向きは同じになるはずである。
実験と比べると①は正解②は不正解。
すると、②の考え方はどこか違っているのだろう。
俺の考えはn型では電子は伝導帯を自由電子っぽく動く
のに対してp型では電子の動きが違う。単純なモデルで
考えても、電子が動かなくてもホールは波のように動ける。
だから、プラスの電荷（仮想的）が動いているような
現象がおこるのであろう。
これからよく考えてみるが。
- 18 ：
- >>5
陽電子と電子が一緒の空間にいたら対消滅してγ線が出るので、p型半導体に電気流してγ線を観測した実験データをもってきてください
- 19 ：
- >>17
レス文からみると無理して妄想しなくてもよい
量子力学で数量的に説明済みだから、知りたければ勉強すればよい。
古典力学的なアナロジーで運動エネルギーを持つ正電荷が移動するとみなしてもよい
ことが解るだろ。
- 20 ：
- >>19
アホだね。
物理的表象がないんだね。
- 21 ：
- 物理学的描像がないと言うべきか。
- 22 ：
- >>17
今のところであるが、
不純物半導体では電子と正孔の密度が違う（有効質量も違うが）ため
差し引いて正孔のみあるいは電子のみが移動していると考えて良い。
と言う辺りに絞って検証している。
- 23 ：
- >>19
>古典力学的なアナロジーで運動エネルギーを持つ正電荷が移動するとみなしてもよい
の物理的な意味は一般学生にもイメージし易い様に物質中のエネルギーバンドの絵を描いたり、
負電荷（電子）や正電荷（正孔）の古典粒子モデルの絵で電荷移動を説明しても間違いではない
と量子力学の物性論からお墨付きが与えられたという意味だ、有り難く思え。
- 24 ：
- >>22
今のところであるが
p型、3価の不純物が電子をつかまえて、ホールができても、つかまえた電子は
伝導帯にないから、ホールができるだけ。
n型、5価の不純物から伝導帯に上がっても、残った順位はホールとして機能しない。
それで、キャリア密度の差が生じる。
- 25 ：
- なぜ誘電率と屈折率の自乗は比例するのですか？
外場に対する分極の大きさと電磁波の速度がどう関係するのでしょうか。
- 26 ：
- >>25
マクスウェル方程式から電磁波の速度を導出してみれば分ると思う
- 27 ：
- 数式ではなく物理的な描像が知りたいです。
- 28 ：
- >>24
これはキャリア発生の事について言及しただけで、p型における電子の移動が
自由電子の移動とどう違うかの説明にはなっていない。
n型において移動するのは自由電子、p型において移動するのは価電子帯の電子だ。
p型においては電流方向に移動しなくて、その場の3価電子のアクセプタ準位に
はまり込む（物が多い）と考えれば電場の変化はプラスに荷電した粒子の移動
のようになるのだろう。波のようだ。
- 29 ：
- このイメージで、半導体の物理学を考えてみることにする。
- 30 ：
- 解析力学でrとv(=dr/dt)は独立変数として扱いますけどそれは何故ですか？
v=dr/dtとの関係があるから従属変数のように思うのですが
- 31 ：
- 導線に可視光周波数の交流を流せないのでしょうか。
- 32 ：
- >>30
ラグランジアンの中ではあるひとつのtの関数ではないんや
つまり各tでどんな値がはいっても良い
そして運動の決定には位置と速度が必要
- 33 ：
- 音波に理論的に限界な周波数はありますか？
- 34 ：
- 分子間距離から波長限界が決まり
分子運動速度から音速が決まる
波長と音速から周波数が決まる
- 35 ：
- 何言ってんのこいつ
- 36 ：
- 反強磁性は磁性を持たないから反磁性が表に出てくる？
- 37 ：
- 何言ってんのこいつ
- 38 ：
- >>37
これで意味がわからないなら答えられないだろ
- 39 ：
- >>36
磁性をもつ とは？
表に出てくる とは？
- 40 ：
- >>39
答えれない奴の質問じゃん
- 41 ：
- それかアスペルガー症候群
- 42 ：
- 反強磁性も磁性にきまっとんやん
- 43 ：
- アスペルガー症候群には質問の意図が読み取れない
- 44 ：
- フントの規則の3番目の全角運動量の最大とか最小というのはどういう意味なのでしょうか。
1番目と2番目でスピンと磁気量子数が確定するので全角運動量も確定して選択の余地はないような気がするのですが分かりません。
- 45 ：
- >>36
なんか出来の悪い学生みたいだな
ちゃんと言葉を選んで書けよ
- 46 ：
- >>36
古めの磁性の本には，反強磁性の帯磁率や磁化曲線の話は出てるだろ
- 47 ：
- よく読んだら反強磁性帯には常磁性は現れないって書いてました。ありがとうございました
- 48 ：
- 上のレスに釣られて常磁性と書いてしまった
- 49 ：
- そうなのか
知らなかった
- 50 ：
- 反磁性体にも常磁性程度の磁化率があって常磁性体に反磁性は埋もれるって書いてる
- 51 ：
- >>47
>>50
本が変だぞ
- 52 ：
- ありがと
適当書いて指摘くるか待ってた
- 53 ：
- >>44
1と2はそれぞれスピンと軌道の角運動量が決まるだけで
相互関係は何も言ってないぞ
- 54 ：
- >>53
電子を磁気量子数とスピンの表に埋めたら電子配置は確定する気がするのですが、まだ自由度が残っているのですか？
- 55 ：
- >>54
気がする，とか言ってないで
手を動かしてみろ
- 56 ：
- >>33
>>34
分散関係によって上限が決められます
- 57 ：
- 音波と音響モードは別物
波数0の音響モード振動が音波
- 58 ：
- 波の数が0の振動って並進運動と何が違うんですか？
- 59 ：
- >>55
手を動かすとは？
私のやったものだと表を埋めてみても1と2で確定します。
- 60 ：
- >>58
>>57はすべての音波の波長は無限大だと主張するキチガイだよ
- 61 ：
- 例えばこうなります。
https://i.imgur.com/PcucSaJ.jpg
半数より少ないのでJの「最大(L+S)」を計算するとJ=L+S=2となりますが、そもそも最大とか最小というのが分かりません。
角運動量の合成とかいう話が関係するのかと思ったのですが、あれは合成する二つの運動量のそれぞれの値に関してすべてのパターンを取っているので結果が複数になるのは分かりますが、この問題だと既にmやsの具体的な値を足し合わせているので結果は1パターンしかない気がします。
正しい認識を教えてください。
- 62 ：
- >>61
角運動量の合成はそのままの足し算じゃなくない？
- 63 ：
- 確定した角運動量ベクトルを同士を合成するとその大きさでとりうる全ての角運動量ベクトルのどれになるかが分からなくなって、もとのベクトルのz成分は合成後のベクトルの大きさの算出に使われるだけで合成後のz成分はランダムということですか？
- 64 ：
- 最大てのは絶対値が最大だぞ
- 65 ：
- 確定した運動量同士を合成しても合成後のベクトルは大きさも向きもバラバラの幾つもの状態の重ね合わせということですか？
電子配置が確定しても全角運動量は何通りもあるのですか？
- 66 ：
- >>65
確定した角運動量と磁気量子？は違うんちゃうん
角運動量演算子Lx,Ly,Lzの固有状態としてL^2の固有値l(l+1)(間違ってるかも)のlが最大のものってだけで
Lzの固有値mの最大じゃないんじゃないの？
- 67 ：
- d軌道はl=2なので大きさも確定していませんか？
大きさもz成分も確定してるベクトル同士を合成しても結果は確定しないということですか？
>>61のように電子を配置したときでも全角運動量の大きさとz成分が確定しないのですか？
- 68 ：
- >>57
音速340m/s
可聴周波数20Hz-20000Hz
波長にすると17m-1.7cm
固体原子の振幅はpmオーダー
原子の感覚からすれば無限大に近似
- 69 ：
- >>67
よくある誤解だな
フントルールの中には「z成分」とはどこにも書いてないよ
- 70 ：
- どうでもいいけど340m/sとか言うなら固体じゃなくて気体の平均自由行程持ってこいよ
- 71 ：
- >>69
よくわからないです。
- 72 ：
- >>71
z成分がどうして確定するのですか
角運動量lに属す状態が多いものがエネルギー低いって書いてるんだから
もし角運動量lならその状態は2l+1こもつって習わなかったですか？
- 73 ：
- 属すのが多いとは？
- 74 ：
- >>68
>>70
物質名 縦波 [m/s] 横波 [m/s]
乾燥空気 331.45
水蒸気（100℃） 473
水 1500
海水 1513
氷 3230 1600
水素 1269.5
ヘリウム 970
窒素 337
酸素 317.2
塩素 205.3
アルゴン 319
水銀 1450
グリセリン 1986
ベンゼン 1295
エタノール 1207
四塩化炭素 930
二酸化炭素 258
ベリリウム 12890 8880
アルミニウム 6420 3040
鉄 5950 3240
金 3240 1220
鉛 1960 690
溶融水晶 5968 3764
ポリスチレン 2350 1120
軟質ポリエチレン 1950 540
天然ゴム 1500 120
- 75 ：
- >>73
Lx,Ly,Lzの交換関係はsu(2)代数ってやつです
ある角運動量がL^2とLzで同時固有状態をとるのは計算できます
そのとき状態はlとmでラベルできます
そのときl=l0(整数か半整数)なら
mは-l0からl0を1とびで値をもてます
つまりあるl0のときのそれの多重度は2l0+1です
それでフントの規則は
スピンに関しては多重度が最大が最低エネルギーでだからこそl0(スピンの場合は普通sを使う)が最大の場合ということですね
軌道角運動量は多重度はなんでも角運動量が最大が最低と言っているのでこれまたl0が最大のときですね
ここで別にどちらのmについても確定してませんよね？
- 76 ：
- すみません、明日別の試験があるのでまた余裕があるときによく考えてみます。
ありがとうございます。
- 77 ：
- ほとんど「聞こえない」のに音響モード
- 78 ：
- >>72
>>状態が多いものがエネルギー低い
こういう説明は初めて聞いた
良くある説明なの？
- 79 ：
- >>78
フントの規則の1こめを多重度を状態の数っていっただけ
- 80 ：
- 音は目に見える振動（ex.ギターの弦、ウーハー）
格子振動は見えない
- 81 ：
- >>77
だったら何なんだよ？
- 82 ：
- >>79
スピンの大きさが最大なのが重要で
多重度が大きいためではなかったような気がするんだが
違うかな
- 83 ：
- >>82
全スピンは最大多重度
全軌道角運動量はその最大量子数
であるときって書いとるで
- 84 ：
- エネルギーが下がる理由は
縮重度とは関係ないような気がするんだが
- 85 ：
- >>84
wikipedia参照しただけだから許して
- 86 ：
- 同じ状態が多かったらクーロンポテンシャルエネルギーが大きいのさ
- 87 ：
- >>80
アホ
- 88 ：
- http://o.2ch.sc/1lx5g.png
- 89 ：
- 直線電流Iの生む磁場B(= μ0I/2πr)に対して、∇×Bはどんな値をとるのでしょうか。
マクスウェル方程式には電流密度iを用いて∇×B = μ0iの式がありますが、考えている直線電流は面積を持たない真の直線上を流れる電流ですから、電流密度をどのように与えればよいのか分かりません。
- 90 ：
- 微分形の解なら、デルタ関数で表すしかないのでは？
- 91 ：
- >>89
現実を考えろよ。
面積ゼロの電流など存在せん。
ビオサバールの法則が元なんだから
面積ゼロなどありえんわ。
くっくっく
- 92 ：
- 任意の分布による結果は1点に対する式の積分で得られる
どちらが基本かは言うまでもない
- 93 ：
- >>89
あのさあ、その電流密度とやらの単位を
目の前の紙に書いてみてみてみ？
- 94 ：
- >>92
この「格言」さん(たった今命名)、今日まで
ずっと九九九の分身かと疑ってたんだが、
どうやら別人のようね。
- 95 ：
- >>91
いちへいべいあたりのでんりゅうが、
めんせきぢぁろぅのいってんにしうちう
してるとかんがえるの。このていどのびせき、
ちうがくくらいですませてくるやつおおいぞ。
- 96 ：
- >>89
今では分数計算ができない（忘れた）大学生が（文系？）もいるから問題外として
電磁気理論の最初に点電荷同士のクーロン力を刷り込むのも問題だ、後で矛盾が判る。
点電荷の解釈は、有限の大きさの電荷の中心位置としたほうが電磁場での理解可能になる。
電磁場の物理量は他の連続物理量（密度など）と同じく可測であり、簡単に言えば順番
に数えられ、総和、積分が確定する物理単位で扱う。
つまり、空間上の任意の点や線そのものは可測でない。
- 97 ：
- ぷっ
- 98 ：
- >>96
甘やかし過ぎじゃない？
- 99 ：
- >>96
可測って何？
可算の間違いにしては連続量とか言ってるし意味不明なんだけど
- 100 ：
- >>99
ある適当な測度空間において、測度が定義されない集合のことを可測でないといいます
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