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【電子・原子・放射線】

 

陰極線(磁石・影・電場・力)

陰極線(電子の流れ)の性質を調べる実験です。

1.陰極線は磁場(磁界)によって曲げられます。
2.陰極線は直進することで遮へい物の影を作ります。
3.陰極線は電場によって曲げられます。
4.陰極線は物体に当たるとその物体に力を加えます。

真空放電

気体は,一般に電気を通しにくいが,非常に高い電圧を加えると放電して電流が流れます。この実験は両端に電極を封入したガラス管内の圧力を徐々に下げていくと,放電現象が起こることを示しています。このようなガラス管を放電と呼び,希薄な気体を通しておこる放電を真空放電と呼びます。

比電荷測定装置

一様な磁界中に,磁界の向きと直角に電子を投射すると,電子は円運動,または螺旋(らせん)運動をします。そのときの測定値から電子の比電荷を測定する装置です。装置のガラス管にはヘリウムが封入されており,電子線の飛跡が青白く光ります。
実験 一様な磁界をかけるコイル(ヘルムホルツ・コイル)中の磁束密度Bはビオ・サバーの法則より
B=8.99*10-7*N*I/R
N=130回(測定器のコイル片側の巻数)
R=0.150m(測定器のコイルの半径)
B=I*7.79*10-4[T] I:コイルに流す電流[A]
測定例
比電荷 e/m=2V/(r・B)
陽極電圧:V=300[V]  I=1.48[A]  円運動の半径:r=0.0500[m] より
比電荷 e/m=1.81*1011[C/Kg] となる。
参考 比電荷 e/m=1.7588*10^11[C/Kg](理科年表より)

光電効果

はく検電器に亜鉛板を乗せ,はくを-に帯電させます。殺菌灯(紫外線)をあてると光電効果によって,はくが閉じていく様子を収録しました。

また,比較実験として蛍光灯でも行っています。蛍光灯の光では,はくが閉じないことを確認してください。

ラウエ斑点

X線の干渉を最初に示したのはラウエである。彼は1912年硫化亜鉛の結晶に連続X線をあてて写真乾板上に回折像をえました。このことからX線による回折像をラウエ斑点と呼ぶようになりました。
この実験は背面ラウエ法と呼ばれる方法で,金属の単結晶試料(希土類や遷移金属等)にX線をあて反射,回折するX線からラウエ斑点を得る実験です。

電子線の回折

ド・ブロイは、1924年に電子のような粒子も波動性を示すのではないかと考え,物質波λ=h/mvの式をたてた。その後,ダビソン,ジャーマーが1927年にニッケルの表面に電子線をあてて回折像からこの式が成り立つことを確かめた。この映像は,高分解能透過型電子顕微鏡を用いて,アルミ合金の回折像をえる様子です。試料を試料台に乗せるところから撮影し,顕微鏡への挿入から顕微鏡の操作へと,回折像を得るまでの一連の流れが収録してあります(試料を顕微鏡に挿入後,顕微鏡内を真空に保つため,約30分程度,真空ポンプで減圧しています)。

電子顕微鏡の操作が分かる貴重な映像となっていますので、ぜひご覧下さい。

プラズマ

気体の温度が上昇すると,気体の分子は解離して原子になり,さらに温度が上昇すると原子核のまわりを回っていた電子が原子から離れて,正イオンと電子に分かれます。この現象は電離とよばれています。この電離によって生じた荷電粒子を含む気体をプラズマとよびます。収録は気体に電圧をかけ電離させ,プラズマを生成させたものです。

電子レンジ

電子レンジの電磁波を利用して,蛍光灯を点灯させる実験です。電子レンジから放射された電磁波が,電子にあたり,紫外線が放射され蛍光塗料が発光します。

 

スペクトル(空き缶分光器)

空き缶分光器で様々な光源を観察した様子です。観察した光は,太陽光,水銀,水素,ネオン,ヘリウム,蛍光灯,白熱灯,ナトリウムです。動画は実験カテゴリー「音波・光波」のスペクトル1スペクトル2よりご覧ください。

放射線(γ線)の測定「はかるくん」

「はかるくん」を使って,放射線(γ線)の測定をした実験です。実験は条件別に3種類を収録しました。
実験1 身近な物質からの放射線
実験2 線源までの距離
実験3 遮へい材の材質
実験4 遮へい材の厚み

 

霧箱 -放射線の飛跡の観察-

霧箱を使って,自然放射線の飛跡を見る実験を収録しました。実験は以下の4つの場合について行っています。
実験1 自然放射線(線源無し)
実験2 線源 ウラン鉱石(装置外)
実験3 線源 モナザイト(装置内)
実験4 ダストサンプラー(掃除機で吸い集めた塵)

エレクトロルミネッセンス

液晶ディスプレーよりさらに薄い表示装置を作ることができる有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子が次世代技術として注目されています。既に携帯電話用などに数種の色を出す小型表示装置が製品化されました。生産コストの低減と製品寿命を延ばすことが課題で,テレビなど大型表示装置への応用や,フルカラー化を目指した開発競争が盛んです。電圧をかけると、素子自体が発光する有機ELは液晶ディスプレーのように後ろから光を当てる必要がありません。バックライトがない分だけ薄くなるのに加え,消費電力も少なくなります。どんな角度からでもきれいな画像を見られるのも特徴です。柔らかいプラスチック上に有機EL素子を並べれば、紙のように薄く曲げられる表示装置にすることもでます。