2019 Fiscal Year Research-status Report
様々な実用的光システムの構築が可能なブロック状光学実験教材の開発
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18K02994
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| Research Institution | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
馬場 一隆 仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (10192709)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 実験教材 / 光素子 / 光システム / 光ピックアップ / 偏光素子 / 偏光 / 波板板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブロック状光素子は，受講者がその機能を直感的に理解でき，かつ取扱いが容易で，安価に提供することができる新しい光学実験教材として申請者らにより提案・開発されてきた実験キットである。その基本的な形状は，立方体もしくは直方体であり，光が透過する面は，すべて同一の大きさの正方形（本研究で試作した素子は20mm×20mm）に統一されている。原則的に光のビームがこの正方形断面の中心を通るように定めることで，各光学素子の配置や光軸の調整を容易にしている。本研究では，その優れた特徴は維持した上で，固定法を抜本的に改善するとともに，電子部品も内部に組み込み，安定性に優れた実用的光システムも構築できる新しい汎用性に富む光学実験教材を開発することを最終的な目的としている。
令和元年度は，ブロック状光素子の固定法の改良について研究を行ない，これまでのマグネットシートを利用した各素子の固定法に代えて，ブロック玩具を応用した台座を試作してその上にマウントする方式による素子を試作した。様々な市販のブロック玩具を比較検討し，比較的小さなものを用いて，昨年度検討した光ピックアップの原理学習教材を題材に実験教材を新たに試作したところ、安定性や実験の再現性において向上が見られた。また，偏光子については，様々な偏光角を持つ偏光フィルムを１枚のガラス板に貼り付けた素子を開発して，より簡便に偏光角を変えて実験ができるようにし，アクリル板を用いた波長版についても，より精度が高くて見た目も美しい素子を試作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究の過程で見出された細かな問題点も順調にクリアしできている。例えば，偏光の実験において，従来は偏光フィルムの透過軸を様々な角度で貼り付けた複数のブロック状の偏光素子を用意してそれを交換しつつ事件を行わせて来たが，安価で簡単に作製できる１個の素子でそれを実現できるように改良して，良好な結果を得ている。また，ブロック玩具を応用した台座を試作してその上にマウントする方式による素子についても，安定性や再現性において，期待通りの成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は，ブロック玩具をベースにしたマウント法を用いて，透過率の入射角依存性の測定，偏光や複屈折の測定といった光学の基礎から，糖度計や分光測定のような応用システムまで，様々な実験やシステムの構築が可能な光学実験キットを試作・開発し，安定性や性能，遣いやすさ等についての検証を進めていく予定である。また，新型コロナウィルス感染症の影響でどこまで実現できるかは不確定だが，公開講座や本校のPBL授業等での教育効果の検証を行ない，得られた結果を取りまとめ，成果の発表をおこなう。
なお，本研究は，申請者の単独研究であり，研究分担者はいない。
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| Causes of Carryover |
年度末に計画していた国内出張を１件，新型コロナウィルス感染症の影響により中止したため，最終的に若干の残金を出してしまった。次年度予算として計上していた物品費等と併せて執行する計画である。
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