レイリー散乱,ラマン散乱とは 振動数との関係は? 薬剤師国家試験101回問95の2,3,4

第101回薬剤師国家試験 問95の2,3,4
光の性質に関する記述の正誤を判定してみよう。

 

2 物質の粒子径が入射光の波長に比べて非常に小さい場合、入射光と同じ振動数の光を散乱する現象をレイリー散乱とよぶ。

 

3 入射光により物質が励起される場合、散乱光の振動数が入射光の振動数と異なる現象をラマン散乱とよぶ。

 

4 ラマン散乱が起こった場合、散乱光の振動数は必ず小さくなる。

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第101回薬剤師国家試験 問95の2,3,4 解答解説

 

◆ 2について
2 〇 物質の粒子径が入射光の波長に比べて非常に小さい場合、入射光と同じ振動数の光を散乱する現象をレイリー散乱とよぶ。

 

光の散乱現象は、光の波長と物質の粒子径または形状に依存する。
物質の粒子径が入射光の波長と比べて1/10以下のサイズで非常に小さい場合、入射光と同じ振動数の光を散乱する現象が起こり、これをレイリー散乱とよぶ。
レイリー散乱での散乱光強度は入射光の波長の4乗に反比例するという関係があり、レイリー散乱では波長の短い光ほど強く散乱する。
空が青いのは、太陽光の中の波長の短い青色光が他の色の光より強く散乱するレイリー散乱による。

 

なお、ミー散乱は物質の粒子径が入射光の波長と同程度(粒子径が波長の1/10より大きい)の時に起こる光の散乱現象である。ミー散乱では、散乱光強度の入射光の波長に対する依存性が小さい(入射光の波長ごとの散乱光強度の差が小さい)。
雲が白いのはミー散乱によるものであり、雲を構成する物質が太陽光の可視光を散乱させた時、波長による散乱光強度の差が小さいためである。また、溶液で可視光の通路が白く見えるチンダル現象も溶液中の粒子によるミー散乱である。

 

★参考外部サイトリンク
光の性質(役に立つ薬の情報〜専門薬学さん)

 

光のレイリー散乱って何?(学べる生活情報塾さん)

 

 

◆3について
3 〇 入射光により物質が励起される場合、散乱光の振動数が入射光の振動数と異なる現象をラマン散乱とよぶ。

 

光の散乱は、粒子に入射光が当たり、その光のエネルギーを粒子が吸収して励起し、粒子が高くなったエネルギーを下げようとする際、光を放射することによってエネルギーを下げようとするときに起こる。

 

入射光により物質が励起され、光の散乱が起こる場合、
散乱光の振動数が入射光の振動数と同じ現象をレイリー散乱とよび、
散乱光の振動数が入射光の振動数と同じ現象をラマン散乱とよぶ。

 

レイリー散乱では、粒子が入射光のエネルギーを吸収して励起し、その吸収した光エネルギーをそのまま光を放射することによって放出する現象であり、散乱光の振動数は入射光の振動数と同じである。
レイリー散乱における散乱現象前後の粒子のエネルギー状態は、散乱前後で同じである。

 

ラマン散乱では、粒子が入射光のエネルギーを吸収して励起し、吸収した光エネルギーより小さいエネルギーまたは大きいエネルギーを光を放射することによって放出する現象であり、散乱光の振動数は入射光の振動数とは異なる。
ラマン散乱における散乱現象前後の粒子のエネルギー状態は、散乱前後で異なる。

 

★参考外部サイトリンク
光の性質(役に立つ薬の情報〜専門薬学さん)

 

ラマン分光法の基礎(日本分光さん)

 

 

◆4について
4 × ラマン散乱が起こった場合、散乱光の振動数は必ず小さくなる。
→ 〇 ラマン散乱が起こった場合の散乱光について、散乱光の振動数が入射光の振動数より小さいストークス光である場合と、散乱光の振動数が入射光の振動数より大きい反ストークス光である場合がある。

 

ラマン散乱では、粒子が入射光のエネルギーを吸収して励起し、吸収した光エネルギーより小さいエネルギーまたは大きいエネルギーを光を放射することによって放出する現象である。
散乱光の振動数またはエネルギーが入射光の振動数より小さいストークス光を放射する場合、散乱後の粒子のエネルギー状態は散乱前よりも高い。

 

散乱光の振動数が入射光の振動数またはエネルギーより大きい反ストークス光を放射する場合、散乱後の粒子のエネルギー状態は散乱前よりも低い。

 

★参考外部サイトリンク
ラマン分光法の基礎(日本分光さん)

 

★他サイトさんの解説へのリンク
第101回問95(e-RECさん)

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