2019 年度研究成果報告書

中空陰極ランプを用いた仕事関数測定用実験教材の開発とその教育的効果の検証

研究課題

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研究課題/領域番号	16K00951
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	科学教育
研究機関	埼玉大学
研究代表者	大向隆三埼玉大学, 教育学部, 教授 (40359089)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード	中空陰極ランプ / 仕事関数 / 実験教材
研究成果の概要	我々が提案する、中空陰極ランプを光電管として利用する新しい仕事関数測定法で、CsとKの仕事関数を求めることができた。本手法のメリットである汎用性や、実験室内で比較的シンプルな実験配置で仕事関数を求められることも確認できた。我々の実験方法で得られた仕事関数の値は従来の別の研究手法で得られた値と誤差の範囲で一致し、再現性も高かった。本研究で得られた仕事関数の値は十分に信用できる値であることが明らかとなった。ランプの陰極に含まれる元素の影響で、測定対象となる元素の仕事関数の値が変化することも同時に明らかにできた。物理実験教材への活用に向けた有意義な知見が得られた。
自由記述の分野	物理教育
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究のアイディア、実験原理、研究手法、実験結果は我々のオリジナルな成果で、今までにない仕事関数測定法の原理的実証と物理実験教材への応用に向けた基礎データを得ることができた。実際に元素の仕事関数の値を求め、再現性や精度を評価することができたことは、初めての成果である。これらにより、実験教材への活用にむけて大きく研究が進展したことになり、物理教育研究分野で大きな貢献をできたことに加え、仕事関数の値の精密測定結果として表面物理の分野での新しい研究シーズをもたらすことができた。