39PM87｜第39回臨床工学技士国家試験過去問

光について誤っているのはどれか。

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正解: 2

正答

この問題では、光の基本的性質が問われています。

光は、波としての性質と粒子としての性質をあわせもちます。粒子として扱うときは光子と呼びます。

ただし、光子は静止質量をもたないと考えます。そのため、「光は質量をもつ」という記述が誤りです。

光は電磁波の一種です。

電磁波として考えると、光は波長、周波数、振幅などをもつ波として振る舞います。干渉、回折、反射、屈折などは、光の波としての性質に関係します。

一方で、光はエネルギーをもつ粒子、つまり光子としても振る舞います。光電効果などは、光の粒子性を示す代表的な現象です。

光子のエネルギーは、次の式で表されます。

ここで、

つまり、光のエネルギーは周波数に比例します。

また、真空中の光速は一定で、約 3.0×10^8 m/s です。これは光の基本定数として重要です。

ただし、光子は静止質量をもちません。光はエネルギーや運動量をもちますが、「質量をもつ」と表現するのはこの問題では誤りです。

ひっかけポイント
光は粒子として振る舞うため、「粒子なら質量がある」と考えたくなります。しかし、光子は静止質量をもたない粒子です。

光はエネルギーをもつ、運動量をもつ、しかし静止質量はもたないと整理します。

1．記述としては正しい。
光は波の性質をもちます。干渉、回折、反射、屈折などは、光の波動性に関係します。

2．正答。記述としては誤り。
光子は静止質量をもちません。光はエネルギーや運動量をもちますが、質量をもつという記述は不適切です。

3．記述としては正しい。
光は粒子の性質ももちます。光子としてエネルギーを運び、光電効果などで粒子性が示されます。

4．記述としては正しい。
真空中の光速は一定です。真空中の光速は約 3.0×10^8 m/s です。

5．記述としては正しい。
光子のエネルギーは E = hν で表され、周波数 ν に比例します。周波数が高いほど、光子1個あたりのエネルギーは大きくなります。