連関資料 :: 物理学
資料:36件
東工大:物理 学 実験 「コンダクタンスの測定」
1 実験の目的
気体の流れの物理を学び、系の到達圧力を決定している要因を理解する。
2 実験装置
(図Ⅰ)のような実験装置を準備する。本装置は、真空容器1、2と間を接続するバルブ
付きの三本の導管からなる。真空は真空容器2に接続してあるロータリーポンプ(
RP
)を
用いて引き、圧力は各容器上部のピラニゲージ(
PG
)で測定する。真空容器には、リークバ
ルブ(
LV
)が取り付けてあり、容器2とロータリーポンプ間は、主排気バルブ(
MV
)で接
続してある。
3 実験原理
コンダクタンスとは、(図Ⅱ)のような系において、
で定義される、気体の流入出のしやすさをあらわす量である。
P1,P2
は容器内の圧力であ
り、
Q
は配管を流れる気体流量である。本実験では、較正と補正を測定しながら、系のコンダ
クタンスの量を得る事が本筋である。
4 実験手順
手順1 真空状態とポンプの動作確認
系のバルブの開閉を適、
RP
ス入れ、
MV
と
RP
間配管を真空に引次
に、
MV
、すの導管バルブ(
CV
)の順に開け、
PG
のス入れる。
PG
の真空下
がりかわらなる引
手順2 ピニ
実験
測定
気体
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東工大:物理 学 実験 「アナログ回路」
1 実験の目的
オペアンプを用いた回路を作成し、その動作を確かめる。またオペアンプを用いた安定期及びボル
テージフォロワ、減算器を作成することでオペアンプの実用的な使い方を学ぶ。
2 実験の原理
今回の実験では、オペアンプを用いた。オペアンプの性質を次に示す。オペアンプは非反転入力と反
転入力、そして一つの出力を備えた演算回路素子である。オペアンプは図 1 のような回路記号で表され、
出力電圧 Eout は非反転入力 E+ と反転入力 E− により次の式で与えられる。図中では出力電圧がピン
番号 1、反転入力がピン番号 2、非反転入力がピン番号 3 で与えられている。
Eout = (E+ E−) (1)
ここで は増幅率である。理想的なオペアンプでは次のような条件が満たされているとする。
1. 入力インピーダンスが無限大
2. 出力インピーダンスが 0
3. 増幅率 が無限大
実在のオペアンプではこれらの条件は満たされていないが、満たされているものとしてその動作を論じ
ることができる。1 が満たされているときの動作は具体的には次のとおりである。
E+ = E− のとき Eout =
実験
回路
オペアンプ
増幅
原理
理想
抵抗
波形
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東工大:物理 学 実験 「放射線3,4」
シンチレータを用いた放射線の測定の原理を学び、実際に NaI シンチレータを用いて 線及び 線
のエネルギースペクトルの測定を行う。また、シンチレータと線源の間に遮蔽物を設置し、物質との相
互作用により放射線の数及びエネルギーがどのように変化するのを実験により観察する。
2.1
まず始めに、 線の相互作用について簡単にまとめておく。 線と物質の相互作用は、大きく分けて
次の3種類である。
1. 光電効果
2. Compton効果
3. 電子対生成
上から順に説明していく事にする。
(1) 光電効果 エネルギー EP の 線に対し、EP EB(EB は電子の束縛エネルギー)の電子がたたき
出される。シンチレータ中においてはこのたたき出された電子のほとんどはエネルギーを失って止まる。
EB に相当するエネルギーは特性 X 線などとして放出されるが、エネルギーが低いのでこれらもほぼ吸
収される。すなわち EP に比例したパルスが得られる。
(2)Compton 効果 Compton 散乱により電子が運動エネルギーとして受け取るエネルギーは、衝突前
の 線の進行方向を軸として散乱された光子の
実験
電子
エネルギー
運動
測定
変化
原理
スペクトル
波長
増幅
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東工大:物理 学 実験 「放射線5,6」
半導体を用いた放射線の計測を行い、それを通じて検出器の性質を確かめる。またプリアンプや整形
アンプを通した波形を観察する事によって、得られる結果に対して考察を与える。
今回放射線の計測に用いたのは、半導体検出器と呼ばれる検出器である。半導体検出器より得られた
信号は、プリアンプおよび整形アンプを経て PCでそのエネルギーごとにカウントされる。以下に、検
出器および回路の概要を述べる。
2.1
半導体検出器は、電子をキャリアとする N 型半導体および P型半導体が用いられる。これらの半導体
を薄い皮膜を挟み接合したものを PN 接合と呼ぶ。PN 接合の付近では、正孔と電子が結合し、キャリ
アが不足した状態が発生する。このような状態は PN 接合の付近で層状に見られ、空乏層とよばれる。
このような PN 接合した半導体に電圧をかけると、電圧の向きにより電流が流れる場合と流れない場
合がある:
順方向バイアス P型半導体の側にプラスの電圧をかける場合、これを順方向バイアスをかけるという。
この時、N 型半導体へは電子、P 型半導体へは正孔が注入されることになる。
逆方向バイアス P型半導体
実験
電子
エネルギー
半導体
回路
測定
変化
波形
グラフ
時間
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東工大:物理 学 実験 「デジタル回路」
ディジタル回路を組み合わせ回路を作成することにより、回路の動作を確認する。また、ディジタル
IC の動作条件について調べる。具体的には TTLと CMOS についてスレッショルドレベルとファンア
ウト数を求める。
2.1 組み合わせ回路
まずはじめに、組み合わせ回路を作成する。NAND 回路の真理値表は表1のとおりである。このNAND
入力 A
入力 B
出力
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
表 1: NAND回路の真理値表
回路を用いて OR 回路を作成する。OR 回路の真理値表は表 2 のとおりである。ブール代数を用いれば、
NAND 回路は A と B という入力に対し論理積の否定 ¯A ¯B を返し、OR 回路は A + B を返す。
入力 A
入力 B
出力
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
表 2: OR回路の真理値表
次に図 1 のような回路を作成した。
図 1: NAND回路を組み合わせて作った OR 回路
この回路は A と B という入力に対し
A A
B B =
¯A ¯B = ¯¯A + ¯¯B = A + B
入力 R
入力 S
実験
回路
ロック
NAND
種類
対応
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生物学 ・化学・物理 学 の歴史的変遷
1.生物学と物理学の関係について
古代ギリシアでアリストテレスによって始められたのが発祥とされる生物学の根本的命題はいのちの解明にあった。その命題について16世紀ごろの哲学者デカルトは、生命の神秘的な現象、たとえば動物の動き、器官の様々な働きを機械の仕掛けと基本的には同じ原理であると考えた。生物は超複雑な機械で、生物と無生物の間に本質的な違いはないという「動物機械論」というこの考えが正しければ、生物学の研究が物理学や化学と同じ手法で行うことができることとなる。
このような機械論的自然観は、自然一般を対象にする自然科学的研究を活気づけ、とりわけ人間や動物の身体を対象にする自然科学的研究を活気づけることになる。人間の身体を機械として捉える研究方法は、18世紀末にイタリアのガルヴァニによって、いわゆる「動物電気」が発見されると、その有効性が強く確認されることになる。つまり、機械的にとりだされた電流を加えることによって、身体に筋肉収縮が生じることが発見され、また味覚や視覚などの感覚的な現象も、然るべきところに電流を流すによって生じることが発見されるのである。この発見は、「感覚」という、人間の意識に属する事柄が、物質の機械的な仕組みの効果として捉えられる、ということを意味するものであり、ここから今日の脳生理学まで、一本の軌道が敷かれることになるのである。このようにして、デカルトの打ち立てた機械論的自然観は、近代の自然科学的研究の基本軌道をなし、この自然観は、今日においても、自然科学的研究の領野においては、多くの場合、基本的な前提となっているように見える。
19世紀ごろ、生物の発生(受精卵から胎児までの形態などの変化)を、機械論的に説明しようという流れが現れた。それは精子や卵の中に胎児の形を見つけようとするものだった。
レポート
機械論的自然観
デカルト
アリストテレス
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物理 学 (身の回りで起こるニュートンの運動の法則)
止まっているものを動かしたり、動いているものをさらに速く動かそうとする時には力が必要である。重ければ重いほど、速く動かそうとすればするほど、大きな力が必要になる。動いているものを止めようとする際も同じだ。ものが動いたり止まったりするのは、そこに力が働くからであり、これはニュートンの運動の法則と呼ばれる。
ここではニュートンの運動の法則について、身の回りで起こっている運動に関する現象で例えながら論じる。
物理
物理学
運動
ニュートンの運動の法則
力
速さ
加速度
エネルギー
質量
速度)
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2017年 物理 学 概論2 1・2単位セット
明星大学 合格済み 2014~2017年対応
課題:1.熱機関の効率を理解する上で最も重要なカルノーサイクルとオットーサイクルの違いについて適宜図を使って分かり安く説明せよ。
2.雷雲が発生して稲妻が走る原理について静電誘導を使って、図を描き分かり安く説明せよ。
2単位目
1.直流モーターの概念図を書き、磁石の磁極間のコイルに流れる電荷の向きと回転との関係についてフレミングの左手の法則を挙げ説明する中でモーターとして成り立つことを示せ。
2.核融合反応と核分裂反応の違いについて図を用いて説明せよ。また、それぞれの反応によって生成する中間生成物についても言及すること。
明星大学
電子
電気
エネルギー
物理
運動
自由
コイル
理解
温度
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新しくなった ハッピーキャンパスの特徴
写真のアップロード
ハッピーキャンパスに写真の アップロード機能ができます。 アップロード可能なファイルは:doc .ppt .xls .pdf .txt .gif .jpg .png .zip
一括アップロード
一度にたくさんの資料のアップロードが可能です。 資料1件につき100MBまで、資料件数に制限はありません。
管理ツールで資料管理
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