連関資料 :: 実験
資料:323件
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 「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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東工大:物理学実験 「放射線1,2」
霧箱を用いて放射線の飛跡を観察する。また飛跡の、粒子の違いによる太さや長さ、形状の違いなど
に注目して考察をする。霧箱を用いた実験では、磁場中の荷電粒子の運動も観察した。。シンチレータ
を用いた蛍光の観察なども行い、放射線の放射について考察を与えた。また、環境放射線を測定し、線
源を用いない場合にどのような強さの放射線が実験に影響を及ぼしうるのか考察した。
放射線には 線、 線、 線が存在し、それぞれ異なった性質を持つ。まずそれぞれの放射線がどの
ように発生しどのような性質を持つのか述べる。
2.1 線
放射性核種は不安定であって 崩壊により、(Z,A)の親核は (Z-2,A-4)の娘核に変わる。その際 線
を出す。 線は陽子 2 個と中性子 2 個からなる、ヘリウムの原子核と同じものであることがわかってい
る。2 はマジックナンバーであるからダブルマジックとなり 粒子はとても安定である。娘核と 線の
質量比は 1 対 20~60 程度であることを考えると、この崩壊の際に放出されるエネルギーはほとんどが
線の運動エネルギーとなることがわかる。 線の持つ運動エネルギーは娘核の種類によりい
実験
電子
エネルギー
運動
考察
影響
理解
観察
不安
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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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