Web Syllabus(講義概要)
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物理学実験A
英文名Experiments in Physics A (Laboratory)
科目概要物理学科 2年 3群科目 必修 2単位 後期 48 コマ 実習
科目責任者三森 康義
担当者三森 康義※西沢 望稲田 妙子大石 正道山村 滋典黒田 圭司松井 崇今野 智之
備考科目ナンバリング:SP303-PF27

教員免許取得のための必修科目

科目教科に関する専門的事項(中・高 理科)
施行規則に定める科目区分
  • 物理学実験(「コンピュータ活用を含む。」)

授業の目的

物理現象の観察・測定を通じて現象への理解を深めるとともに、基本的な実験法、解析方法を習得する。原子・分子物理、物性物理分野、電子回路工作の課題について、測定法の原理および測定装置の仕組みを理解した上で測定を行う。測定データの解析と測定結果の評価を行った上で、結論に至るまでの科学的考察の進め方を習得する。レポートの作成、研究発表を通して研究発表能力を向上させる。

DPとの関連

SG1SP1SP2

教育内容

吸収スペクトル、電子スペクトルと振動スペクトルの解析等の原子・分子物理分野、X線回折、液晶の性質等の物性物理分野、電子回路工作の課題について実験を行う。各課題の実験について、必要な測定装置を実験目的に適するように準備し測定を行う。得られたデータの解析・評価を行い、科学的考察を加える。以上の結果をレポートに纏めるとともに、研究発表を行うことによって研究発表能力の訓練を行う。

教育方法

実験を中心として、その中で実験に必要な知識を講義する。全員に研究発表をさせ、研究発表能力を養う。

授業内容

項目内容担当者
第1回~2回アナログ回路電子工作電子工作を行いアナログ回路を作成する。さらに半導体光検出器に接続し、オシロスコープで信号を観察することで検出器やアナログ回路の動作原理を理解する。今野 智之
第3回~4回高温超伝導と金属の電気伝導室温から液体窒素温度までの超伝導体の電気抵抗の温度依存性を測定し、抵抗測定および温度測定技術を学ぶ。また、超伝導体の特徴的現象である超伝導電流およびマイスナー効果を観測し、超伝導についての理解を深める。西沢 望
第5回~6回液晶セルの電場光学応答液晶の基礎的な物性を理解する。また、液晶セルに電圧を印加し、光学的な変化を測定・解析する。大石 正道
第7回~8回光の特性と吸収スペクトル分光光度計の基本構成、原理を理解し、色素溶液の吸収スペクトル測定を行う。モル吸光係数、ランバート・ベールの法則などを学ぶ。黒田 圭司
第9回~10回X 線回折X線回折法の基本原理を理解し、物質の原子配列を解析する。山村 滋典
第11回~16回実験報告各自の選んだ課題についての再考察・発表会の準備を行い、発表会で全員がその内容を発表する。三森 康義
黒田 圭司
西沢 望
大石 正道
山村 滋典
今野 智之
第1回~2回
項目
アナログ回路電子工作
内容
電子工作を行いアナログ回路を作成する。さらに半導体光検出器に接続し、オシロスコープで信号を観察することで検出器やアナログ回路の動作原理を理解する。
担当者
今野 智之
第3回~4回
項目
高温超伝導と金属の電気伝導
内容
室温から液体窒素温度までの超伝導体の電気抵抗の温度依存性を測定し、抵抗測定および温度測定技術を学ぶ。また、超伝導体の特徴的現象である超伝導電流およびマイスナー効果を観測し、超伝導についての理解を深める。
担当者
西沢 望
第5回~6回
項目
液晶セルの電場光学応答
内容
液晶の基礎的な物性を理解する。また、液晶セルに電圧を印加し、光学的な変化を測定・解析する。
担当者
大石 正道
第7回~8回
項目
光の特性と吸収スペクトル
内容
分光光度計の基本構成、原理を理解し、色素溶液の吸収スペクトル測定を行う。モル吸光係数、ランバート・ベールの法則などを学ぶ。
担当者
黒田 圭司
第9回~10回
項目
X 線回折
内容
X線回折法の基本原理を理解し、物質の原子配列を解析する。
担当者
山村 滋典
第11回~16回
項目
実験報告
内容
各自の選んだ課題についての再考察・発表会の準備を行い、発表会で全員がその内容を発表する。
担当者
三森 康義
黒田 圭司
西沢 望
大石 正道
山村 滋典
今野 智之

到達目標

物理現象の観察・測定を通じて現象への理解を深める。基本的な実験法、解析方法を習得する。測定結果を評価し、結論に至るまでの科学的考察の進め方を習得する。

評価基準

レポート(80%)、実験ノート、実験への積極的な参加等(20%) を評価の対象とする。遅刻は本人だけでなく実験グループ全員に迷惑をかけるため大幅な減点の対象とする。全ての実験テーマを実施し、発表を行うこと。
体調不良、忌引き等でやむなく欠席する場合は事前に担当者に連絡し、理由書を提出すること。
科学的・論理的かつオリジナルな考察を高く評価する。

準備学習(予習・復習)

【授業時間外に必要な学習時間:1テーマあたり 4 時間】
予習:物理学について幅広い好奇心を持つこと。また、次回にどの様な作業を行うかを予習し、作業手順を考えておくこと。
研究発表については、行った実験の内容が正しく聴衆に伝わるよう工夫されてまとめられているか、発表スライドの構成や説明・言葉使いについても注意して準備する。
復習:行った課題について、結果を整理して考察・結論を加えてレポートとしてまとめる。自分で調査を行った内容をまとめて、結果の評価に対する参考とすることも奨励する。
発表後の質疑の内容はすべて記録し、後で調査により深く理解するべきである。他者の発表内容についても、興味を持ったり、自分の知識が不十分であると感じた内容については、そのままにせず文献等を参照して理解するよう努力すべきである。

実務経験のある教員情報

三森康義(企業にて研究・開発に従事)
企業での研究経験をもとに、実験の技術面、理論面について企業における利用方法、応用方法について解説する。

関連科目

全ての3 群科目

その他

・各学生のレポートについて、その形式、各項目の記載事項,結果のまとめ方,表・グラフの書き方、考察内容について個別にコメントする。
・各学生が準備したスライド、発表原稿について個別にコメントし、発表の準備・発表方法について指導する。
・研究発表時に受けた質問に対する各自の回答内容について、コメントするとともに必要に応じて議論する。

教材

種別書名著者・編者発行所
教科書テキストを配布
参考書(なし)
教科書
署名
テキストを配布
著者・編者
発行所
参考書
署名
(なし)
著者・編者
発行所