2023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 | 高橋・高野 他 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜3･4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M53N |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
| その他 | 実務経験のある教員による授業科目 | ||
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。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。本授業科目はDP3・4・5・6及びCP3・4・5・6に該当する。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持つ教員が担当する実験テーマがある（論理回路，コンピュータによる物理計測）。様々な自然現象に対する観察法，実験装置の仕組み・原理を理解する考え方，実験を行うための基礎技術，報告書作成能力などを身につけさせる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業形態は，対面授業（実験）。1テーマの実験は，第１週, 第2週の対面の実験を行う。実験開始に先立ち予習レポートを提出する。実験終了後，指定期日までにレポートを作成し提出する。８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 |
| 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 | 本授業のガイダンスとして，資料の配布，実験内容とスケジュールの説明，実験グループの割振り，レポートの書き方の指導を行う。 |
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| 第2回 | 【1】論理回路の基礎 (1週目) 予習レポートを提出する。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。 【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。 （130分） 【事後学習】実験データを解析する。 （130分） |
| 第3回 | 【1】論理回路の基礎（２週目）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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第4回 | 【2】トランジスター増幅回路（1週目）予習レポート提出する。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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分） |
| 第5回 | 【2】トランジスター増幅回路（２週目）入出力特性および周波数特性を測定する。実験値が設計値と一致しているか比較する。 【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。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第6回 | 【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。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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分） |
| 第7回 | 【３】LCR回路の過渡特性と周波数特性（２週目）電気回路（微分回路，積分回路，振動回路）の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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第8回 | 【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。光ファイバーの光強度分布，入射角特性，波長特性を測定する。 【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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分） |
| 第9回 | 【4】光ファイバーの伝送特性（２週目）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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第10回 | 【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。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。 【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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分) |
| 第11回 | 【5】インピーダンスと伝送特性（２週目）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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第12回 | 【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。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。 【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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分) |
| 第13回 | 【6】レーザー光の偏光と回折（２週目）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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130分） |
| 第14回 | 【7】半導体の電気抵抗とホール係数（１週目）予習レポートを提出する。実験で用いる電磁石の電流ー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。（130分） 【事後学習】実験データを解析する。（130分) |
| 第15回 | 【７】半導体の電気抵抗とホール係数（２週目）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データの解析及び提出レポートを作成する。（130分） 【事後学習】実験データを解析し，1週目の解析結果と合わせてレポートにまとめる。（130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。
教科書はガイダンスの際に配布する。
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
レポートの内容のみで評価する。 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（小松﨑，住友）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（テーマ担当者が対応する）
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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。レポートの書き方についての指導は，第１回目の講義のみで行う。各テーマの第２週終了時にテーマ担当の教員とレポート内容について打ち合わせを行い終了とすること。 |