太陽電池入門 

太陽電池入門　／　４章　電子のエネルギー準位（数式なしの説明）

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こんにちは。「太陽電池入門」です。
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のうち、基礎的な10の章について、その文字情報部分を順次公開していくものです。
メールマガジンなので図は割愛します。
入門編は約４か月で完結し、以降は関連する話題を不定期で紹介していきます。

太陽電池入門　／　４章　電子のエネルギー準位（数式なしの説明）

　電子は原子核の周りを回っています。正確には、原子核の外にあるという
意味で、核外電子と呼ばれます。電子はマイナスの電気を帯び、原子核はプ
ラスの電気を帯びていますから、両者は電気的引力で引き合います。しかし
逆に、回っているものは遠心力を持ちます。これは離れ合う力です。
　この引き合う力と離れ合う力とがつりあうと、定在的な軌道が生じます。
電気的引力でなく万有引力で考えると、地球が太陽のまわりをほぼ同一の円
として１年という周期で回るのは、この引き合う力と離れ合う力とがつりあ
っているからです。月が地球のまわりをほぼ同一の円として約１か月という
周期で回るのも、同じことです。実際には楕円なのですが、ここでは簡単の
ために円と考えます。
　この時、回っているものが地球や月のように巨大なものなら、どのような
半径の軌道もありえます。その半径によって、一周する期間（周期）や速度
も決まります。たとえば仮に地球が太陽のまわりを正確に一定の円状軌道で
回っているとして、それより少しだけ大きな半径の一定円軌道というものも
ありえます。そこでは地球の公転速度は現在より少しだけ小さくなり、周期
は大きくなります。
　ところが電子というものは微小な粒子です。どんな粒子でも実は波として
の性質も持つのですが、通常は無視できます。しかし電子や原子くらい微小
なものの場合、波としての性質が無視できなくなります。つまり一定の円周
軌道を描くためには、その円周の長さが、波としての電子の波長に等しいか、
あるいは２倍であるとか３倍であるとか、そういう飛び飛びの条件を満たさ
ないと存在できないのです。電子の波長は速度によっても決まるので、単純
に円周の長さがある値の倍数でなければならない、というわけではないので
すが、いずれにしても飛び飛びの値になります。そしてエネルギーは円周の
長さによって決まるので、やはり飛び飛びの値（準位）となるのです。

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発行人（ご感想、太陽電池に関する文章・資料制作のご相談などお気軽にどうぞ）
情報ハブ代表取締役　加藤良平／contents@qj8.so-net.ne.jp／03-3944-7988

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