京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

物理

物理の2013年1月5日の内容はこちら

実習指導

松田 和博(不規則系物理学研究室 准教授)
永谷 清信(不規則系物理学研究室 助教)

チューター

木村 耕治(博士課程 1回生)
松波 健司(修士課程 1回生)

ボランティア

なし

実施場所

理学部5号館 212号室

実習内容

物質の原子構造を調べる上で、X線が強力なツールとなることを講義、実習を通して体験してもらった。実習では、回折格子にレーザーを照射し、回折パターンから回折格子の格子間隔を評価する実験を行った。さらに、現実の物質としてSiの単結晶を取り上げ、これにX線を照射し、回折パターンを観測する実験を行った。

回折格子にレーザを照射し格子間隔を評価している様子
回折格子にレーザを照射し格子間隔を評価している様子

講義風景
講義風景


X線回折実験の様子
X線回折実験の様子


受講生の感想

  • 今回の講座では、X線を用いた結晶の解析を行った。重ね合わせやホイヘンスの原理など基礎的な物理学の知識から最先端科学技術が成り立っていることを理論から実感できたので、とても興味深かった。また、光について考えるときには、深い物理学への理解が必要だと思った。今回、結晶を解析するときには電卓を使ったが、意外と計算は難しかった。きちんと整理しつつ電卓で計算する大切さが分かった。次回は、結晶のように規則正しいものでなく、不規則な物質の解析をするそうだが、不規則な中からどのように調べるのかが今から楽しみだ。
  • 構造解析ということで、以前にも何度かX線をあてて何かするということは聞いていたが、その前段階として回折というものがあり、レーザーでもいろいろ分かることを知った。数値から実際に計算すると、講演を聴いているよりすごさを感じた。最後には、X線を作っている機械やそこから得たグラフを見たが、あそこから構造が分かるとはスゴいと思った。
  • 物質の解析のようなことは今までも何回かありましたが、今回のX線回折はそれらとは異なったアプローチをしていて、また自分の視野が広がりました。実際に回折格子やシリコンで光線の回折を見て、格子間隔を計算してみて、そのすごさが良く分かりました。光を当ててその回折で見えた点々から結晶構造を読みとるというのは、自分でやってみるまで、うまく想像できませんでした。でも、計算してみるとちゃんと構造が見えてきて、やっぱりすごいなと思いました。次回は、シリコンのX線回折による解析も、もっと詳しくできるみたいなので、とても楽しみです。
  • 今日の前半の内容は、学校で習ったり測定・計算したことがあって、少し踏み込んだ内容もスムーズに理解できた。高校のことが土台となるということをとても感じた1回だった。計算機器の扱いに少し手間取ったけれども、今回の回折格子のモデルは、正解が用意されていて、どのくらいの精度だったのかが目に見て取れて、実感がいつもよりもあった。また自分でいろいろ考えられて、楽しかった。
  • 今回のX線の話は、いつもより理解できたと思うし、とても楽しかった。格子間隔の話など、初めて知る話がほとんどだったが、実験も通して非常に深く理解できたと思う。回折格子は、レーザーが広がるところからまず興味深くて、さらに、その格子間隔まで、距離を測ったり、三角関数の知識を用いたりして、計算できてとても楽しかった。次回も楽しみだ。
  • 今回は、物性物理学ということで、電磁波を用いた物質のミクロ構造決定の実験をさせていただきました。自分たちで距離などを測って計算し、物質の性質(回折格子の間隔)を求める、という作業をさせていただいたことで、物性物理の不規則系を研究されている方々が普段どんなことをなさっているのかということにふれることができました。今回の内容は、全体的に、以前受講した量子力学の体験講座の時と似ているという印象を受けました。どの点において似ているかと言うと、両方とも、電磁波を物質に当てることによって、その物質の性質を求めるという点です。このように、物理学というものは、色々な所でつながっているのだということを感じました。本日はありがとうございました。次回も楽しみです。

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