| 研究課題/領域番号 |
19K03137
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09080:科学教育関連
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
大向 隆三 埼玉大学, 教育学部, 教授 (40359089)
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| 研究分担者 |
近藤 一史 埼玉大学, 教育学部, 教授 (40178421)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 仕事関数 / ホロカソードランプ / 物理実験教材 / 放電ランプ / 光電効果 / 中空陰極ランプ / 実験教材 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、代表者が提案した放電ランプを光電管として使用する新しい仕事関数測定方法を用いて、大学や高校の授業で活用できる光電効果実験教材を完成させる研究である。我々は本研究を通じて(a)汎用性が高く（複数の原子種で仕事関数を比較ができ）、(b)実験者にとって理解しやすく（原理、操作）、(c)学校の教室でも実験することができ（コンパクト、環境や設備）、(d)精度よく仕事関数を測定できる（物理計測）ような特長を全て備えた仕事関数測定用の物理実験教材の開発を行い、今までにない教育的効果の高い光電効果実験教材の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
原子吸光分析用光源であるホロカソードランプを用いて、複数の金属の仕事関数を測定できた。バッファガスの封入されていないランプでカリウムとユウロピウムの、バッファガスの封入されたランプでセシウムとユウロピウムの仕事関数を測定することに初めて成功した。
データ記録および解析方法についても検討と改善を加え、光電効果信号とノイズ信号を物理的に区別する基準を考察し明確にするとともに、データロガーを用いて簡便に大量の測定データを記録・保存し、PCで解析しやすくする方法を開発できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ホロカソードランプを光電管として用い仕事関数を測定する技術は我々独自の方法であり、今回の研究成果により、それが広い汎用性を持つことが実験的に示された。この研究の目的である物理実験教材開発へ向けて、我々の方法が大きなメリットを有すると証明された点で画期的である。また、我々の方法が新規の仕事関数測定法と位置付けられる点も興味深い。
物理実験教材としての使用における便利さも、データロガーで改良できることが明らかとなり、いよいよ教育実践での活用も視野に入る段階まで研究が進展したと言える。
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