物理学実験２Ｂ

Physics Laboratory (2-B)

9922A48

22PHEXP302

籾内　正幸、髙橋　忍、西尾　太一郎、梅村　和夫

Kazuo Umemura et al.

2023年度後期

2023 Second Semester

月曜6限、月曜7限

Monday, 6th Period. Monday, 7th Period

理学部第二部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅱ

2.0単位

実験

Experiment

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対面授業/On-site class

・概要
卒業研究や大学院専攻研究の基礎技術となるように、物理学実験１で習得した知識および技術を基盤として、光学・物性・電子回路などについてのより専門的な実験課題を学ぶ。「キャリア教育」の一つとして実験課題についてのプレゼンテーションおよびインタビューを行う。

・目的
物理学実験１で学んだ「実験方法および測定値の処理法」をより高度な実験に応用し、物理現象を正確に理解する力を養い、自主的に研究を遂行するための基礎的知識と実験技術を習得する。さらに、プレゼンテーションおよびインタビューを通してコミュニケーション能力を習得する。


本学科のディプロマ・ポリシーに定める「修得した専門知識や教養をもとに、自ら課題を発見し、解決する能力」を実現するための科目です
本学科のカリキュラム・ポリシーに定める「物理学の専門知識を深化させ、併せて他の授業科目との関連や学問探求の方法を学び、問題発見・解決能力の育成を図る」科目です。

・到達目標
・実験を通じて背後に潜む物理現象を理解できる。
・光学および物性論の基礎を理解できる。
・物理学実験に関しての以下の基本となる能力を、確実に自らのものにする。
　　- 教科書の記述を理解し、実際に実験を遂行できる。
　　- 得られたデータを解析し、データの背後にある物理現象を考察できる。
　　- 他人が読んで分かりやすいレポートを作成できる。
　　- 実験結果を分かりやすくプレゼンテーションできる。
　　-プレゼンテーションにおいて的確な質問または、応答をすることができる。

問題発見，解決能力/コミュニケーション能力

物理学実験２は物理学実験１に対する上級コースとしておかれている。受講希望者はCLASSシステム上での履修申告に加え、物理学科への受講申し込み手続きが必要である。申し込みに関する詳細は、年度はじめに１号館７階の物理事務室前に掲示される。

ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation

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準備学習・復習自らの実験題目に関し、必ず教科書を熟読しておくこと。予習する際には実験の要点を実験ノートにまとめること。実験ノートは毎回出席を取る際に、担当教員もしくはＴＡがチェックを行う。

レポート、実験態度、プレゼンテーション等を総合して評価する。割合はレポート・ディスカッション５０％、実験態度５０％である。なお、フィードバックのため、レポートは返却される。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

東京理科大学理学部第二部物理学教室 編 『物理学実験-入門編』（内田老鶴圃、2016年、ISBN: 978-4-7536-2031-9）
東京理科大学理学部第二部物理学教室 編 『物理学実験-基礎編』（内田老鶴圃、2021年、ISBN: 978-4-7536-2032-6)

実験を光学・物性・電子回路・粒子線複合の３コースに分け、期間中に３コースを終了する。２人１組の班となり、１班当たり２週１課題で順次行っていく。班によって課題を実施する順序は異なるが、同じ実験課題を複数回行うことは無い。レポートは各自で作成し、課題によっては実験結果に対してのプレゼンテーションやインタビューを行うが、レポート提出方法、プレゼンテーション、インタビュー実施方法はコースによって異なるので注意すること。また、プレゼンテーションやインタビューは、実験課題終了の翌実験日に行うことになるので、実験課題の実施順やプレゼンテーション、インタビューは、必ずしも下記の順に従うものではない。

実験は下記のうちいずれかを行う。

I. 光 　　
２．光の回折（１）
３．光の回折（２）
内容：スリットを使って単色光の回折を測定し、強度解析を行う。

４．偏光（１）
５．偏光（２）
内容：偏光した光線の性質を調べ、X線ゴニオメーターの使い方を習得する。

６．固体レーザー（１）
７．固体レーザー（２）
内容：可視、赤外線レーザーの発振と特性を理解し、レーザーを用いた干渉実験を行う。

II. 物性
８．真空蒸着（１）
９．真空蒸着（２）
内容：真空ポンプおよび真空測定器の原理ならびに操作法を理解する。Al、Agを真空蒸着し、蒸着温度と蒸着膜厚の関係を理解し、反射型膜厚計の使い方を習得する。

１０．X線による結晶の方位決定（１）
１１．X線による結晶の方位決定（２）
内容：X線背面ラウエ法を用いて金属の回折写真を撮影し、X線に関する知識と結晶内でのX線の散乱、干渉、回折について理解する。この方法を用いて結晶の方位を決定し、固体の結晶構造などに関する基礎知識を学ぶ。

１２．半導体のホール効果（１）
１３．半導体のホール効果（２）
内容：n型半導体およびp型半導体のホール効果と電気抵抗の磁場依存性を測定し、荷電粒子に働く電磁場の作用と半導体の電子状態について学ぶ。

１４.　強磁性体の磁化測定（１）
１５. 強磁性体の磁化測定（２）
内容：FeおよびNiの磁化曲線を測定する。Niにおける飽和磁化の温度変化を測定し、その結果からキュリー温度を求める。測定を通じて、強磁性体の磁化機構をはじめ特徴的性質について学ぶ。
　　
１６．示差熱による相転移の検出（１）
１７．示差熱による相転移の検出（２）
内容：反応熱と相転移熱を検出する示差熱分析を理解し、相転移温度、相転移熱を測定する。

１８. サーミスタの特性（１）
１９. サーミスタの特性（２）
内容：サーミスタの基本的な定数である初期抵抗値、サーミスタ定数、熱放射係数、時定数を求め、その熱電気的特性について学ぶ。

２０. 高温超伝導体と金属(Ni)の抵抗における電気抵抗（１）
２１. 高温超伝導体と金属(Ni)の抵抗における電気抵抗（２）
内容：高温超伝導体の電気抵抗の温度特性を調べ、臨界温度を決定する。また、超伝導体と金属の電気抵抗の温度特性を同時に測定し、導電の違いを理解する。


III. 粒子線 　　
２２. β線のエネルギーの測定（１）
２３. β線のエネルギーの測定（２）
内容：β線をGM計数管により測定し、GM管の計測の仕組みを理解する。吸収板を用いてβ線の最大エネルギーを求める。　

IV. 電子回路
２４. はんだ付けの実習と電源回路
内容：電源回路を実作し、実技と原理を取得する。実験25と連携で行う。

２５. OPアンプと増幅回路
内容：OPアンプの内部構造を理解し、負帰還による増幅回路の特性の変化について学ぶ。実験24と連携で行う。

２６. ディジタル回路（１）
２７. ディジタル回路（２）
内容：ディジタル回路の一般的特性を学び、その使い方の基礎を習得する。

２８. LabVIEWによる音声解析（１）
２９. LabVIEWによる音声解析（２）
内容：LabVIEWを用いたプログラミング、作成したプログラムを用いた音声データ解析法を学ぶ。

V.レポートとプレゼンテーション
　　
３０〜３２．プレゼンテーション、インタビューによる結果の発表
実験を行った翌実験日にプレゼンテーションやインタビューで、得られた実験結果を発表し、実践を通してこれらの技法を確実に身につける。班によりプレゼンテーション等の実施課題や順序は異なる。

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LabVIEW

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実験課題を３つのグループに分けてA,B,Cの３コースとし、通年で３コースを修了する。コースごとにプレゼンテーション時間を設け、発表と議論を行い、実験に関する理解を深め、習熟度を高める。レポートの提出方法も実験によって異なるので実験事前指導に注意すること。