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光の回折. 鳥取工業高等学校 足利裕人. 波の性質  屈折・反射・干渉. 浅いほど屈折し,岸に平行な波になる. 入射波と反射波による干渉. すきまを2つにすると波が強めあったり、弱めあったりする:干渉. Google Earth で回折を探そう. 鳥取県皆生海岸. 防波堤のスリットから出た波の回折によって削られた砂浜. 実験し確認しよう すきまが波の間隔よりずっと大きくなるとどうなるかな?. 音も狭いすき間から出ると広がる. 霧笛 水面に垂直に長いすきま→音が海面上に広がる. 光の回折はどうしたら見えるの. 光の波長はとても短い

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Presentation Transcript
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光の回折

鳥取工業高等学校

足利裕人

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波の性質 屈折・反射・干渉

浅いほど屈折し,岸に平行な波になる

入射波と反射波による干渉

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すきまを2つにすると波が強めあったり、弱めあったりする:干渉すきまを2つにすると波が強めあったり、弱めあったりする:干渉
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防波堤のスリットから出た波の回折によって削られた砂浜防波堤のスリットから出た波の回折によって削られた砂浜
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実験し確認しようすきまが波の間隔よりずっと大きくなるとどうなるかな?実験し確認しようすきまが波の間隔よりずっと大きくなるとどうなるかな?
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音も狭いすき間から出ると広がる
  • 霧笛
    • 水面に垂直に長いすきま→音が海面上に広がる
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光の回折はどうしたら見えるの
  • 光の波長はとても短い

 赤600nm → 600×0.000000001m

  • とてもせまいすきまなら広がるだろう

鉛筆二本合わせてLEDのまぶしい光を見てみよう

  • 実験 金網の目を細かくしてみよう
  • 実験 金網の目の形を変えるとどうなるかな

X線などで金属の構造をさぐるのも同じ原理

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実験 サンドペーパーで透明シートをこすり、一定の間隔の溝をつけて光を当ててみよう実験 サンドペーパーで透明シートをこすり、一定の間隔の溝をつけて光を当ててみよう

どのようにみえたかな?

  • 回折格子のシートを使ってみよう
  • 光万華鏡を作ろう 各点が虹のように見えるよ
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回折格子

金網よりも光の点が広がっているのが分かる

各溝と溝の間から出た光が広がって(回折)

強めあった(干渉)点が明るい点になる

CDの制御装置では,レーザー光を分けるのに回折格子を使っている

実験:レーザー光を当ててみよう

 回折格子を動かすと、点の位置は変わるかな?

実験:昼光色と白色の蛍光灯をのぞいてみよう

 色の成分(スペクトル)の違いは分かるかな

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電子線回折法
  • 結晶の周期性によって生じる回折電子線を記録し,レンズのかわりにコンピュータを 用いて結像する方法
  • X線回折法と比べると微小な結晶からデータを測定することができる
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X線による回折像
  • 結晶にX線を照射
  • 結晶構造によって決まった方向にX線は回折される → ラウエ写真
    • 単結晶の対称性を調べる
    • 単結晶の方位を見出す

スクッテルダイト化合物結晶のX線回折写真(ラウエ写真)。

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格子定数dを確認しよう
  • レプリカ回折格子を波長の分かったレーザー光源の光に垂直に置く
  • スクリーンと回折格子の距離lを測定する
  • 1次の回折光の0次との距離xを測定する
  • dsinθ=λ,sinθ=x/(x^2+l^2)^0.5より,dを求める
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波長が読める簡易分光器を作ろう

1 レプリカ回折格子を貼ろう

2 両端を本や定規を当て,正確に谷折りしよう

3 Naランプ(約590nmをのぞき,目盛りを記入しよう

4 蛍光灯を見てみよう

5 白色LED,緑色LEDの光を見てみよう

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実験 回折格子に指のすきまをわずかに開けて当ててみよう。実験 回折格子に指のすきまをわずかに開けて当ててみよう。

    明るい窓の方を見よう

骨のような影がみえるかな?

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レントゲン玩具?

終戦当時、怪しい玩具が10円で売られていた

これをのぞくと骨が見えるというのだ。分解すると中には鳥の羽毛が1枚

鳥の羽根を顕微鏡で見てみよう どのようなことが分かるかな?

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にせものの科学にだまされないようにしよう

  マイナスイオン(大メーカーまで便乗),ゲルマニウム,磁化水,トルマリン,・・・

  危険な食品、化粧品、医薬品

  子供向け番組、バラエティー番組は間違いが多い

  本物の科学知識を持って、健康な生活をしよう