原子構造・原子核・放射線編
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蛍光と燐光 |
蛍光剤を使った洗剤や塗料がより明るく見えるのは、日光中の高いエネルギーを吸収して、低いエネルギーの可視光を放出しているためと言うことを認識する |
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光電効果 |
金属に波長の短い(エネルギーの高い)光を当てると、電子が飛び出すという現象を、箔検電器の箔の開き具合の変化から確かめる |
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ナトリウムの発光・吸収スペクトル | Naの炎色反応とNa光源を用いてNaの線スペクトルを観察する。また、両者を用いてNaの吸光現象を確かめる (1)分光器で炎色反応の光を見る。分光器でNa光源の光を見る。 (2)Na光源の前でNaの炎色反応を行い、図のx、y方向から観察する。 x:炎が黒く(暗く)見える。吸収スペクトルの原理。 y:黄色い炎。Naの線スペクトル。 使用器具:ナトリウム光源 食塩(NaCl)白金線 ガスバーナー 直視分光器(または自作分光器) |
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炎色反応 | 線スペクトルを観察し、原子構造を考える導入にする (1)図のようにする。蛍光灯、太陽光(外の光)を直視分光器で観察し、比較する。 留意点等:この方法だと炎色反応が持続するので、分光器での観察がしやすい。 使用器具:ガスバーナー ビーカー 針金 でんぷんのり Na塩、Li塩、など |
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さまざまなランプと線スペクトル | 市販されているランプで、できるだけ多くの種類の線スペクトルを観察する。 (1)実験室内に図のランプをセットしておき、直視分光器で観察させる。 (2)水銀灯は安定器がなかったため、電子レンジ内で点灯させた。 使用器具:Naランプ ネオンランプ 蛍光灯 電子レンジ |
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原子と磁性 | 強磁性体も原子の向きがばらばらになれば、全体として磁性を失うことを観察する。また、原子が磁性を持っていることを理解する。 (1)永久磁石(フェライト)を粉々にしたものをよく混ぜ、試験管に入れ、クリップが付かないことを示す。大型のリング磁石で粉末の向きをそろえると、クリップがくっつく。 (2)ニッケルが高温になると磁性を失うことを示す。 留意点等:(1)リング磁石が非力だと、現象が鮮やかに見えないことがある。(2)磁石はスタンドに固定しておく。 使用器具:試験管 スタンド ガスバーナー フェライト磁石(粉末用、大型リング、U型)ニッケル板 500円 ゼムクリップ 少々 |
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身の回りの放射線 | 身近なところにある放射線源をGM管を用いて知り、その透過力などを調べる。 (1)目覚まし時計の夜光塗料や、煙探知機の本体の部分にGM管を近づけ、放射線を探知する。宇宙放射線も測る。 間に紙、ガラス、金属などをはさみ、透過力を調べる。 (補足:北村)目覚まし時計は最近は放射線物質を使っていない物が多いです。煙探知機には放射線源を使ってない物もあります。また、煙探知器は線源としてはかなり強いAm(アメリシウム)を使っています。分解しなければ問題はありませんが、分解した場合は放射線被爆や放射線汚染の恐れがあります。生徒のみなさんは決して分解しないこと。 留意点等:α線源でも同時にγ線(ガンマ線)を出しており、紙を透過してくることがある。 使用器具:GMカウンター 目覚まし時計 煙探知機 |
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空気GM管 | α、β、γ線に対応するGM管を自作し、放射線の様々な性質を学習する 製作法)直径0.15mm程度の銅線を半分に折って陽極とする。紙を円筒状に丸めてフィルムケースの中に入れ、陰極とする。フィルムケース内にブタンガス(100円ライターのガス)を入れ、サランラップでふたをし、輪ゴムで止める。陽極-陰極間に約3000Vをかける。(静電気を使って帯電させる方法もあり) 測定は、AMラジオで放射線入射による放電ノイズを聞く。α線、β線はサランラップ側から入射するとよく検知できる。 (1)α、β、γ線の線源を近づけ、放射線を音で検知する。 (2)紙や木、金属板などを間に入れて、透過力を調べる。 (3)モナズ石から出るトロンガスを入れ、半減期を調べる。(半減期は56秒) 使用器具:線源 AMラジオ 高圧電源(簡易放電箱で使用するもの)フィルムケース 銅線(電源用ビニール被覆線の中身)紙(薄い紙)サランラップ 100円ライター |
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簡易放電箱 | 身近な材料で放電箱を作り、α線の電離作用や透過力を調べる。 (製作方)アクリル板で#上のワクを作る。この上に直径0.1mmの金属ワイヤー(銅線、タングステン線など)をアロンアルファなのでピンと張る。それを、陰極となる金属板の上にのせる。ワイヤーと金属板の間に数千ボルトの電圧をかける。α線源を近づくと、放電が始まる。(暗室で小さい火花が見える) (1)陰極-陽極間に高電圧をかけ、α線源を近づける。 (2)放電により、放射線に電離作用があることを理解する。 (3)線源と放電箱の間に紙を挿入すると、放電がやむことを確かめる。 |
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原子核崩壊 | サイコロを使ったモデル実験で、半減期の意味を理解する (製作法)コルクを1cm角に切り一面だけマジックで印を付けサイコロとする。同じ物を200個用意する。 (1)200個のサイコロを袋の中でかき混ぜて、箱にぶちまける。 (2)印の出たものだけ数えて、取り除く。 (3)残りが1~2個になるまで繰り返す。 (4)残りの個数の変化をグラフにする。 (5)グラフの任意の場所で半減期を求める。 留意点等:サイコロの形がある程度いい加減でも、意外ときれいな指数曲線になる。 製作材料:コルク(10cmの板をカッターで切る)20cm四方の物では2セットできる。ビニール袋 段ボール箱 |
その他
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ストロボをあてて現象を見よう |
そのままでは速くて見られない現象を、ストロボをあてて調べてみる (1)音さや定常波の振動数に点滅周期を合わせていくと、振動の様子がゆっくりと見られる。 使用器具:ストロボ、音さ、扇風機、糸 |
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風船の串刺し |
風船を破裂させずに串刺しにする 使用器具:風船、竹串、食用油 |
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聴診器で音の方向を調べてみよう | 左の耳と右の耳に音が届く時間の差によって、音の方向を関知していることを調べる。 (1)先にBのホースを耳に当てて、次にAのホースを耳にあてると、Aの方から音が聞こえる。 留意点等:ビニールチューブはエアポンプから水槽へ空気を送るときに使うチューブ。 使用器具:ラジオ イアフォン 二股 長さの異なるビニールチューブ 2本 |
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不思議なひも | (1)どのひもがつながっているかを問い、生徒に渡す。 留意点等:図のように組み、ひもはまずワッシャに仮止めする。いくつか引っ張ってみて長さを調節し、しっかりしばる。最後に筒の両端をふさぐ。 |
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