2017年科学

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エックス線の性質

医療用レントゲン撮影などでよく知られていますがこれの正体は厳密にいうと光と同じもので波長が違うだけの電磁波の一種になります。
また、このエックス線に類似した同じ電磁波としてガンマ線というのがありますがこれとのエックス線の違いは、原子核の中から発生するのがガンマ線であり原子核の外から発生する電磁波がエックス線になります。二つとも光と同じ電磁波の一種で普段目にする可視光線よりも短い波長を持ちます。
一般的にエックス線とガンマ線は波長の違いによる区別をしておりますが付け加えるとその発生機構の違いもあります。

ちなみに電磁波のエネルギーと波長との関係は反比例になり次のような関係があります。

ex.

例を挙げると例えば波高値における管電圧がのエックス線管から出るエックス線の最短波長は上記式を変形させて次のように求まります。

物質との相互作用

エックス線がターゲットの物質原子に照射されたときそのエックス線の吸収と散乱が起こり、吸収では光電効果（又は電子対生成）、散乱においては弾性散乱と非弾性散乱が起き、前者ではトムソン散乱・レーリー散乱、後者ではコンプトン散乱があります。

光電効果	エックス線光子が固体原子の原子核に近い軌道電子と衝突し、その軌道外へ光電子として飛び出させる現象
コンプトン効果	エックス線光子が原子の外殻軌道電子と衝突し、そのエネルギーの一部を外殻軌道電子に与えて電子を原子核核外へ飛び出させる（反跳電子）。 さらに、エネルギーを与えた光子はそのエネルギーを減少させて散乱する。 ⇒　コンプトン散乱

また入射エックス線光子のエネルギーが低い場合では光電効果が起こる確率が高いですが、その入射エネルギーが高くなるにしたがってコンプトン散乱の起きる確率が上がります。

コンプトン効果

電磁波の波数ベクトルを、振動数を、その振動数の電磁波における放射エネルギーをと置いて、これをプランクの定数とすると入射エックス線のエネルギーは、 といった整数倍の値で与えられると考えます。

波数ベクトルを式で表すと、

より、振動数の式は、

さらに波長は、

運動量の大きさがのエックス線光量子が原子の外殻軌道電子と衝突して、そのエネルギーと運動量の一部をその軌道電子に与えて跳ね飛ばし方向を変えて出てきます。
コンプトン散乱光子と反跳電子のエネルギーの足し算が入射エックス線光量子であると考えます。

入射エックス線光子に対しコンプトン散乱光子の方向角を、反跳電子の方向角をとすると次のようになります。

さらに相対論的場における質量は、 なのでこの式を使うと衝突前後における運動量の式は、

より、

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平行軸定理と慣性モーメント

平行軸の定理と慣性モーメントの話。慣性モーメントとは物体（剛体）の回転のしづらさ、回りだす変化のしにくさを示す物体の物理的な特性のことだと考えることができるでしょう。またさらに別の言い方をすれば回転の方程式といえるかもしれません。このエントリーでは円錐の慣性モーメントを例にして説明していきます。

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円錐に関する慣性モーメントの計算と考察。 任意高さにおける円錐中の円盤とみなした部分を相似関係によって求め目的とする円錐の慣性モーメントを求めていきます。

可逆・不可逆のエントロピー

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コンプトン散乱�A

外郭軌道電子との衝突によりエネルギーの減少した散乱光子をコンプトン散乱光子と呼び、さらにはこのような散乱をコンプトン散乱効果などと言ったりします。

コンプトン散乱�@

コンプトン散乱とは、光子がターゲットとなる原子の外殻軌道電子と衝突して衝突前後においてエネルギーの変化を起こさせ、光子が持っている運動エネルギーを軌道電子に与えて外殻の軌道電子を原子の外に飛び出させる現象を主に言います。

エントロピー増大測

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エントロピー

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クエーサーとブラックホール

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コリオリ弾軌道計算-補遺

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