2021年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
| 科目名 | 物理学実験Ⅲ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 浅井・小松崎・高瀬・渡辺 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3･4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M33T |
| クラス | Aグループ，Bグループ | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 基礎的な物理現象の実験を通して，現象をよく観察し考察すると共に基礎的な実験装置の取り扱いに慣れ，物理学の実験方法，観察法および考察法を学ぶ．共同実験を通して，実験中の課題を解決する提案力やコミニュケーション能力，自分を活かす力，互いを活かす力などを育むとともに，レポート作成を通してプレゼンテーション能力や実験結果を理解するための論理的思考や批判的思考を養う 。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業形態は，第１週目は対面実験，第２週目はWEB指導（実験データの解析及びレポート作成指導）を行うハイブリッド型を予定している．1テーマの実験は、第１週の対面の実験と第２週のWEBによるデータ解析・レポート指導からなり、9つの基礎的実験テーマの中から，各自に指定された7つのテーマに関する実験を行う．各テーマ２週目のWEB上での指導内容を考慮にいれ，最終レポートを作成の上，ポータル２へ電子ファイルで提出する．９つの実験テーマは下記の通り， 強磁性体のヒステレシス曲線／放射性物質の崩壊／熱の伝播／X線回折／核磁気共鳴／ファラデー効果／マイケルソン干渉計／プランク定数／線スペクトルとリュードベリ定数 である なお、新型コロナウイルス感染の状況の変化等により、シラバスに示した学習内容および順序は進度やクラス等によって変更される可能性がある。 |
| 履修条件 | 物理学実験ⅠおよびⅡの単位を取得していることを条件とし，履修制限を行うことがある． |
授業計画
| 第1回 | A, Bグループ共通の内容のWEB (オンデマンド）ガイダンスを視聴して以下の確認を行う. ①自分が履修する実験の形態（対面ーWEBの混合型実験、WEBのみの実験）を確認する. ②自分が履修するグループ（A, B)ならびに曜日（水, 金）を確認する. ③自分に指定された履修する実験テーマを確認する. ④ガイダンス週間で配布された配布物の確認（第１回予習レポートの用紙、物理学実験の案内） ⑥物理学実験の案内の確認 ⑦電子ファイル作成の方法についての確認 ⑧新型コロナウイルス対策についての確認 確認して, 不備・問題がある場合は, 指示通りの対応を各自で行う. |
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| 第2回 | Aグループ 【1】強磁性のヒステリシス曲線(1週目) 予習レポートを提出する. 対面の実験をとおして物質の磁気的な性質について理解を深める．環状のニッケルフェライトのヒステリシス曲線を測定し，強磁性体の特性を理解する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 予習レポートを作成して, 電子ファイルを作成してポータル２へ提出する. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読しまとめる. （120分） 【事後学習】予習レポートをもとに, 再度配布した教科書を熟読し実験に備える. （120分） |
| 第3回 | Aグループ 【1】強磁性のヒステリシス曲線(２週目) WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２に電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【1】強磁性のヒステリシス曲線 (1週目) 予習レポートを提出する. 対面の実験をとおして物質の磁気的な性質について理解を深める．環状のニッケルフェライトのヒステリシス曲線を測定し，強磁性体の特性を理解する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） 【事前学習】電子ファイルとして提出した予習レポートをもとに, 再度配布した教科書を熟読し実験に備える. （60分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第4回 | Aグループ 【2】放射性物質の崩壊(1週目) 予習レポートを提出する. 第１テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験実習をとおして放射の計数測定の手法を学ぶ．β線源を用いてガイガー－ミューラー（GM）計数管の動作原理を学び，取り扱い方を習得する. GM計数管を用いていくつかの放射性物質から放出されるβ線とγ線のエネルギー密度および放射線源の強度を測定する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する.（120分） Bグループ 【1】強磁性のヒステリシス曲線(２週目) WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２に電子ファイルを提出する. （120分） |
| 第5回 | Aグループ 【2】放射性物質の崩壊（２週目） WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う。 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する。（120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して、最終レポートを作成し、期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する。（120分） Bグループ 【2】放射性物質の崩壊（1週目）予習レポートを提出する。第１テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験実習をとおして放射線の計数測定の手法を学ぶ．β線源を用いてガイガー－ミューラー（GM）計数管の動作原理を学び，取り扱い方を習得する. GM計数管を用いていくつかの放射性物質から放出されるβ線とγ線のエネルギー密度および放射線源の強度を測定する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120）） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第6回 | Aグループ 【3】熱の伝播(1週目) 予習レポートを提出する. 第２テーマのレポートをポータル2へ提出する. 対面の実験実習をとおして温度勾配が生じた物質中での熱の伝播を題材に非平衡現象への理解を深める．アルミ棒の一端を断続的に加熱し非平衡熱流を作り出し，ヒーターから離れた位置での温度の時間変化を測定する．この実験結果のフーリエ解析から熱の伝播速度の振動数依存性を調べる． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 【2】放射性物質の崩壊 (２週目) WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う。 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分） |
| 第7回 | Aグループ 【3】熱の伝播（２週目）WEB(オンデマド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する.（120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して，最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【3】熱の伝播(1週目)予習レポートを提出する。第２テーマのレポートをポータル２へ提出する。対面の実験をとおして温度勾配が生じた物質中での熱の伝播を題材に非平衡現象への理解を深める．アルミ棒の一端を断続的に加熱し非平衡熱流を作り出し，ヒーターから離れた位置での温度の時間変化を測定する．この実験結果のフーリエ解析から熱の伝播速度の振動数依存性を調べる． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し，実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第8回 | Aグループ 【4】X線回折(1週目) 予習レポートを提出する。第３テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験実習をとおして物質の結晶構造を決定する実験手法であるX線回折を学ぶ．立晶系（Cu，Ni，Si）の粉末試料についてX線回折現象を観測し，結晶の構造解析を学ぶ．六方晶系（Zn）の粉末試料についてX線回折現象を観測し，結晶の構造解析を行い1週目の結果と比較する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 【3】熱の伝播(２週目) WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する.（120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分）． |
| 第9回 | Aグループ 【4】X線回折（２週目） WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し，実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【4】X線回折(1週目) 予習レポートを提出する。第３テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験実習をとおして物質の結晶構造を決定する実験手法であるX線回折を学ぶ．立晶系（Cu，Ni，Si）の粉末試料についてX線回折現象を観測し，結晶の構造解析を学ぶ．六方晶系（Zn）の粉末試料についてX線回折現象を観測し，結晶の構造解析を行い1週目の結果と比較する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第10回 | Aグループ 【5】核磁気共鳴（1週目） 予習レポートを提出する。第４テーマのレポートをポータル２へ提出する。対面の実験をとおして物質の微視的な磁気モーメントを測定する核磁気共鳴法について理解を深める．水素原子核の核磁気共鳴現象を観測し，原子核がもつ磁気モーメントについて理解を深める． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 【4】X線回折（２週目） WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し，実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分） |
| 第11回 | Aグループ 【5】核磁気共鳴(２週目) WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータルⅡに電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【5】核磁気共鳴(1週目) 予習レポートを提出する。第４テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験をとおして物質の微視的な磁気モーメントを測定する核磁気共鳴法について理解を深める．水素原子核の核磁気共鳴現象を観測し，原子核がもつ磁気モーメントについて理解を深める． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第12回 | Aグループ 【6】ファラデー効果(1週目) 予習レポートを提出する．第５テーマのレポートをポータル２から提出する．対面の実験をとおして偏光子の角度を変えて受光器に入射する光強度と磁束密度の時間変化を計測する. 光の回転方向およびベルデ定数を求める. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 【5】核磁気共鳴(２週目)WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２に電子ファイルを提出する. （120分） |
| 第13回 | Aグループ 【6】ファラデー効果（２週目） WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【6】ファラデー効果(1週目) 予習レポートを提出する. 第５テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験をとおして偏光子の角度を変えて受光器に入射する光強度と磁束密度の時間変化を計測する. 光の回転方向およびベルデ定数を求める. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） |
| 第14回 | Aグループ 【7】マイケルソン干渉計(1週目) 予習レポートを提出する. 第６テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験をとおしてマイケルソン干渉計で観測される干渉縞のフリンジ数を計測し, レーザー光の波長を求める. ガスセル中の真空度の変化とフリンジ数の変化を計測して, 空気の屈折率を求める. レーザーへント長を求める. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分） Bグループ 【6】ファラデー効果(２週目)WEB(オンデマンド）講義により実験データの解析及びレポート作成の指導を行う. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】作成した提出レポートをもとにWEB（オンデマンド）講義を内容を考慮して, 最終レポートを作成し，期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する．（120分） |
| 第15回 | Aグループ 【7】マイケルソン干渉計（２週目） 第７テーマ目のレポートを作成してポータル２へ提出する． 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し実験データの解析及び提出レポートを作成する. （120分） 【事後学習】 最終レポートを作成し, 期日までにポータル２に電子ファイルを提出する. （120分） Bグループ 【7】マイケルソン干渉計(1週目) 予習レポートを提出する. 第６テーマのレポートをポータル２へ提出する. 対面の実験をとおしてマイケルソン干渉計で観測される干渉縞のフリンジ数を計測し, レーザー光の波長を求める. ガスセル中の真空度の変化とフリンジ数の変化を計測して, 空気の屈折率を求める. レーザー光のコヒーレント長を求める. 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し, 実験内容を理解し予習レポートを作成する. （120分） 【事後学習】実験データを解析する. （120分）最終レポートを作成し, 期日までにポータル２へ電子ファイルを提出する．（120分） |
その他
| 教科書 |
高野良紀ほか 『専門課程物理学実験』 裳華房 20１８年 改訂版 第1版 第1刷 [ISBN-13 : 978-4785322601]
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
出席およびレポートにより評価する． 期限を過ぎて提出されたレポートは採点しない．評価が低いレポートは再提出させる場合がある． |
| 質問への対応 | 各実験テーマに関する質問は，テーマ担当者に質問する． 実験全体に関する質問は，実験係（高橋、小林）に質問する． |
| 研究室又は 連絡先 |
ガイダンス時に配布する． |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 13:20 ～ 16:30 各物理学実験室
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| 学生への メッセージ |
実験の前に必ず教科書を精読してくること． |