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【問題】
【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)
次の文章は,紫外線ランプの構造と動作に関する記述である。
紫外線ランプは,紫外線を透過させる石英ガラス管と,その両端に設けられた\( \ \fbox { (ア) } \ \)からなり,ガラス管内には数百パスカルの\( \ \fbox { (イ) } \ \)及び微量の水銀が封入されている。両極間に高電圧を印加すると,\( \ \fbox { (ウ) } \ \)から出た電子が電界で加速され,\( \ \fbox { (イ) } \ \)原子に衝突してイオン化する。ここで生じた正イオンは電界で加速され,\( \ \fbox { (ウ) } \ \)に衝突して電子をたたき出す結果,放電が安定に持続する。管内を走行する電子が水銀原子に衝突すると,電子からエネルギーを得た水銀原子は励起され,特定の波長の紫外線の光子を放出して安定な状態に戻る。さらに\( \ \fbox { (エ) } \ \)はガラス管の内部の面にある種の物質を塗り,紫外線を\( \ \fbox { (オ) } \ \)に変換するようにしたものである。
上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & 磁極 & 酸素 & 陰極 & マグネトロン & マイクロ波 \\
\hline
(2) & 電極 & 酸素 & 陽極 & 蛍光ランプ & 可視光 \\
\hline
(3) & 磁極 & 希ガス & 陰極 & 進行波管 & マイクロ波 \\
\hline
(4) & 電極 & 窒素 & 陽極 & 赤外線ヒータ & 赤外光 \\
\hline
(5) & 電極 & 希ガス & 陰極 & 蛍光ランプ & 可視光 \\
\hline
\end{array}
\]
【ワンポイント解説】
本問は機械科目の照明分野に出てきそうな問題ですが,内容はそれほど難しくはなく,下図を理解していれば解答も比較的絞りやすいと思います。選択肢(イ)の希ガスはアルゴンガスのことです。合わせて覚えておきましょう。
【解答】
解答:(5)
(ア)
蛍光灯の両端に設けられているのは電極です。磁極では磁場が発生し,電子が出てきません。
(イ)
ガラス管内は安定物質の希ガスです。酸素が封入されていると,管内は爆発してしまいます。
(ウ)
電子が出るのは陰極です。この空欄は,構造を知らなくても答えたい問題です。
(エ)
蛍光ランプではガラスの内側に蛍光物質を塗布します。
(オ)
蛍光ランプでは,紫外線を可視光に変換し,日常的に使用されています。