内殻電子と外殻電子、どちらが速い？

質問

電磁波のエネルギーを電子が吸収して、内殻から外殻へ、外殻から自由へと励起するそうです。でも内殻程電子は速いそうなので、エネルギーを
失っていますよね。励起ではなく励失？ローレンツ力？

回答No.3

maskoto · ベストアンサー

万有引力(重力)による位置エネルギーですと、
より、地表面(地球中心)から離れている所(高い所)から物を落下させた方が、物にあたった時に痛いですから(破壊力は大きいですから)、距離が離れている方が位置エネルギーは大きいと言うことですよね
引力の元が質量から静電気力に変わっても、
引力による位置エネルギーに変わりはないので、やはり原子核からより離れた位置にある電子の方が、大きな位置エネルギーを持っていることになりますよね

お礼

ニュートンのリンゴの落下では、失われる位置エネルギーと得られる運動エネルギーは等価ですよね。そうすると、電子の励起の場合も、得られる位置エネルギーと失われる運動エネルギーは等価でしょうか？そうであれば内殻電子と外殻電子のエネルギー準位は等しく、励起現象でもエネルギー保存則が適用されている？

内殻電子が電磁波エネルギーを受け取り加速して遠心力が増して外殻に移動するのが励起現象？ローレンツ力を受け取り位置エネルギーが増して外殻に移動するのが励起現象？自分で書いていて理解していないです。ありがとうございます。

回答No.2

maskoto

質問者様は本来はご存知で、今回はうっかりなされたかと思いますが
外力により、万有引力に逆らってある物体を移動させる時、外力は物体に仕事をする事になりますが、、
その仕事が物体もしくは空間に
エネルギーとして蓄えられたものを
万有引力による位置エネルギー
と呼びますよね
(同じく、バネに逆らって仕事をして、バネにその仕事に相当する分量のエネルギーが
蓄えられたものが、バネの復元力(弾性力)による位置エネルギー(弾性エネルギー)ですよね)
同じく、原子核にある陽子から受ける電気的な力(クーロン力)に逆らって電子を移動させた場合、その移動に要した仕事に相当するエネルギーがクーロン力による位置エネルギーとして蓄えられますよね

ということで、万有引力による位置エネルギーとクーロン力による位置エネルギーは区別しないといけませんよね
で、電位とは+1クーロンの電荷の持つ
電気的な(クーロン力による)位置エネルギーの事ですよね
そして、電位差とは、電気的な位置エネルギーの差の事ですよね

位置エネルギーについて、思い出して頂けましたか

お礼

回答者様は万有引力による位置エネルギーではなく、クーロン力による位置エネルギーを解説してくださったのですね。混同した質問で失礼しました。

陽子からのクーロン引力は内殻周回電子ほど距離が近く、周回軌道に留まるにはより強く抵抗しなければいけないので、やはり内殻周回電子の方がエネルギー準位が高いような…。

思考実験が間違っていたらごめんなさい。回答者様の知識の広さに脱帽です。ありがとうございます。

回答No.1

maskoto

簡単なモデルでは
電子の全エネルギー
＝電子の運動エネルギー
+クーロン力による位置エネルギー
ですから
運動エネルギーだけでなく、位置エネルギーも考慮して考えないといけないかと思います　
確かに、原子核から離れるほど
運動エネルギーは小さくなるかと思いますが
反面位置エネルギーは増すことになると思います
位置エネルギーの方が全エネルギーに占める割合が大きいので、運動エネルギーが小さくなってもそれ以上に位置エネルギーが増大し、結果、励起状態の方が全エネルギーは高いと言うことだと思います

お礼

位置エネルギーに言及してくださり、目からウロコです。

クーロン力を考慮すると、正電荷の陽子と負電荷の電子の間に電位差は生じていますが、位置エネルギーではないような…。乾電池を横倒しにすれば、正極と負極の間に位置エネルギーの差は生じないですよね…。

位置エネルギーは電子の質量に比例し、電子は非常に軽いのでゼロに近く、周回電子の高速移動を考慮すると、運動エネルギーの方がずっと大きいような...。単純な考えで失礼しております。