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Ⅱ | ||
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設置学科 | 物理学科 | 学年 | 2年 |
担当者 | 高瀬・小松崎・中村 | 履修期 | 後期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜3・4 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M53Q |
クラス | |||
履修系統図 | 履修系統図の確認 |
概要
学修到達目標 | 本科目は, 情報処理、通信技術の基礎である電子回路やコンピュータに関する基礎技術を実験を通して修得する科目である. 国の研究機関における研究者や企業におけるエンジニアとして経験をもとに, 計測器等の開発において基礎となる回路理論、実装技術、コンピュータ利用, ネットワーク利用, 半導体特性等の基礎知識やIT分野において必要とされる情報技術者試験等の合格となるための基礎知識を実験を通して体得する。また、種々の実験装置の取り扱いに慣れ, 実験手法を学ぶ. 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. |
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授業形態及び 授業方法 |
授業形態は, 対面実験とWEB指導(実験データの解析及びレポート作成指導)を繰り返す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, 8つの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.最終レポートを作成の上、ポータル2でレポートを電子ファイルで提出する.8つの実験テーマは下記の通りである. 論理回路の基礎/LCR回路の過渡特性と周波数特性/トランジスタ増幅回路/光ファイバーの伝送特性/インピーダンスと伝送特性/半導体の電気抵抗とホール係数/レーザー光の偏光と回折/コンピューターによる物理計測 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 | 基礎物理学実験, 力学Ⅰ, Ⅱ, 電磁気学Ⅰ, Ⅱの必修科目およびコンピューターリテラシー, 計算機基礎, 物理実験学, 回路理論などの選択科目を履修し, それの講義の内容を理解していることが望ましい. |
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自分が前期履修する実験(物理学実験Ⅰあるいは物理学実験Ⅱ)を確認する. ④自分に指定された実験テーマを確認する. ⑤ガイダンス週間で配布された配布物の確認(実験教科書、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確認する. ⑧新型コロナウイルス対策について確認する. 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】論理回路の基礎 (1週目) 予習レポートを提出する。対面の実験をとおしてデジタル信号を扱う上で基礎となる論理回路について学ぶ. 真理値表を参考に論理回路素子の 動作をオシロスコープで確認し, 論理回路の動作を理解する. いくつかの論理回路および真理値表を作り, 正しく動作するか確認する. 【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から提出する. 【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】論理回路の基礎: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】論理回路の基礎 (1週目) 電子ファイルとして提出した予習レポートの原本を提出する. 対面の実験実習でデジタル信号を扱う上で基礎となる論理回路について学ぶ. 真理値表を参考に論理回路素子の 動作をオシロスコープで確認し, 論理回路の動作を理解する. いくつかの論理回路および真理値表を作り, 正しく動作するか確認する. 【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. (120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】トランジスター増幅回路:1週目:予習レポート提出刷る。1テーマのレポートをポータル2から提出する。対面の実験実習でトランジスターの特性表を利用して、小信号増幅回路を設計し、組み立てる。動作点のチェックを行う。周波数特性、入出力特性を調べる。 【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 【1】論理回路の基礎:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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上に提出(UP)する。(120分) |
第5回 | Aグループ 【2】トランジスター増幅回路: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)講義の内容を考慮して、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) Bグループ 【2】トランジスター増幅回路:1週目:予習レポートを提出する。1テーマの実験のレポートをポータル2から提出する。対面の実験実習でトランジスターの特性表を利用して、小信号増幅回路を設計し、組み立てる。動作点のチェックを行う。周波数特性、入出力特性を調べる。 【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6回 | Aグループ 【3】LCR回路の過渡特性と周波数特性:1週目:予習レポートを提出する。2テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして現象が1階あるいは2階の微分方程式で表される電気回路の動作特性を学ぶ。電気回路(微分回路、積分回路、振動回路)の過渡特性及び周波数特性をオシロスコープで観測する。2テーマ目の実験のレポートを提出する。 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し、実験内容を理解して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】トランジスター増幅回路:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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)講義の内容を考慮して、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) |
第7回 | Aグループ 【3】LCR回路の過渡特性と周波数特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) Bグループ 【3】LCR回路の過渡特性と周波数特性:1週目:予習レポートを提出する。2テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして現象が1階あるいは2階の微分方程式で表される電気回路の動作特性を学ぶ。電気回路(微分回路、積分回路、振動回路)の過渡特性及び周波数特性をオシロスコープで観測する。 【事前学習】事前に配布した教科書を熟読し、実験内容を理解して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】光ファイバーの伝送特性:1週目:予習レポートを提出する。3テーマの実験のレポートをボータル2から提出する。光ファイバーの光強度分布、入射角特性、波長特性、光ファイバーの伝送損失率を測定する。また、発光ダイオードを用いて光ファイバーのパルス 伝送実験を行う。 【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】LCR回路の過渡特性と周波数特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) |
第9回 | Aグループ 【4】光ファイバーの伝送特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) Bグループ 【4】光ファイバーの伝送特性:1週目:予習レポートを提出する。3テーマの実験のレポートをポータル2から提出する。光ファイバーの光強度分布、入射角特性、波長特性、光ファイバーの伝送損失率を測定する。また、発光ダイオードを用いて光ファイバーのパルス 伝送実験を行う。3テーマ目の実験のレポートを提出する。 【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】インピーダンスと伝送特性:1週目:予習レポートを提出する。4テーマの実験のレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして交流回路や伝送線の特性を理解する上で重要となる電気抵抗、電気容量、自己インダクタンス の測定方法を学ぶ。平行平板コンデンサーの電気容量、およびソレノイドの自己インダクタン スをLCRメーターで測定する。同軸ケーブルの電気容量および自己インダクタンスをLCRメーターで測定する。また、パルス電圧の 伝搬特性を調べる。 【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 【4】光ファイバーの伝送特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) |
第11回 | Aグループ 【5】インピーダンスと伝送特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) Bグループ 【5】インピーダンスと伝送特性:1週目:予習レポートを提出する。4テーマの実験のレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして交流回路や伝送線の特性を理解する上で重要となる電気抵抗、電気容量、自己インダクタンス の測定方法を学ぶ。平行平板コンデンサーの電気容量、およびソレノイドの自己インダクタン スをLCRメーターで測定する。同軸ケーブルの電気容量および自己インダクタンスをLCRメーターで測定する。また、パルス電圧の 伝搬特性を調べる。 【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12回 | Aグループ 【6】レーザー光の偏光と回折:1週目:予習レポートを提出する。5テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおしてレーザービーム径、拡がり角を計測する。偏光板、1/4波長板を用いて、直線偏光、円偏光、楕円偏光の確度依存性を調べる。フラウンホーファー回折像の強度分布を調べ偏光、回折の原理を理解する、 【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 【5】インピーダンスと伝送特性:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) |
第13回 | Aグループ 【6】レーザー光の偏光と回折:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) Bグループ 【6】レーザー光の偏光と回折:1週目:予習レポート、5テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおしてレーザービーム径、拡がり角を計測する。偏光板、1/4波長板を用いて、直線偏光、円偏光、楕円偏光の確度依存性を調べる。フラウンホーファー回折像の強度分布を調べ偏光、回折の原理を理解する、 【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) |
第14回 | Aグループ 【7】半導体の電気抵抗とホール係数:1週目:予習レポート、6テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして実験で用いる電磁石の電流ー磁束密度依存性を調べる。常温と液体窒素温度での、半導体のホール抵抗の磁束密度依存性を調べる。、 【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 【6】レーザー光の偏光と回折:2週目:WEB(オンデマンド)講義により理解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】WEB(オンデマンド)講義の議論をもとに、最終レポートを作成し、期日までにポータルⅡ上に提出(UP)する。(120分) |
第15回 | Aグループ 【7】半導体の電気抵抗とホール係数:2週目:7テーマ目のレポートを作成してポータル2に提出する。 Bグループ 【7】半導体の電気抵抗とホール係数:1週目:予習レポート、6テーマのレポートをポータル2から提出する。対面実験をとおして実験で用いる電磁石の電流ー磁束密度依存性を調べる。常温と液体窒素温度での、半導体のホール抵抗の磁束密度依存性を調べる。第15回終了後1週間以内に7テーマ目のレポートを提出する。第15回終了後1週間以内に7テーマ目のレポートを提出する。 【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】実験データを解析し、レポート作成する(120分) また, A, Bグループ共通で指定される日時に開催される【物理学プロジェクト実験発表会】に参加する。 |
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
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参考書 | |
成績評価の方法 及び基準 |
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ことがある。 |
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 |
金曜 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。 |