2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Block-type Optical Devices for Educational Materials Which Can Be Used for Practical Optical Systems
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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 / 測定 / 偏光 / 複屈折 / 光ピックアップ / 透過率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブロック状光素子は，立方体もしくは直方体の光素子からなる光学実験キットであり，光が透過する面を，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）に統一して，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た，コンパクトで扱いやすい実験教材である。
最終年度に当る令和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た。試作された実験教材キットの光学素子を組み合わせることにより，「透過率の入射角依存性の測定」，「偏光に関する実験」，「複屈折の測定」といった光学の基礎に関する実験と，「光ピックアップの原理確認実験」といった応用につながる実験を比較的精度良く行うことができることは確認できた。しかしながら，光軸が直線上にあるか９０°方向への反射を用いるもの以外の実験，例えば６０°方向の反射を用いる「液体の糖度測定」などについては，十分な測定制度を得ることができなかったので、今後も検討を続ける。また，分光測定用の素子の開発も試みたが、補正が難しく，これも十分な精度の測定を行うことはできなかった。また，新型コロナウィルス感染症の影響で，公開講座や本校のPBL授業等での教育効果の検証は断念せざるを得なかった。
当初計画していた一部の実験内容で満足のいく精度は得られなかったものの，ブロック状光素子の優れた特徴は維持した上で，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という目標は達成できたものと考える。
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