物理学
光学
シミュレーション光学顕微鏡
手描き風の学校用顕微鏡を回して各部の名前を覚え、粗動ねじと微動ねじでピントを合わせて、タマネギの表皮の細胞を40倍、100倍、400倍で観察する。「中を見る」で光の通り道とステージを動かす歯車を見る。
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シミュレーション鏡とレンズ、光の合成
花と目をドラッグして、平面鏡で反射した光が目に入る道すじと鏡の奥の像を見つけ、凸・凹レンズや凹面鏡・凸面鏡で正立・倒立、大きい・小さいがどう変わるかをくらべる。赤・緑・青の光を混ぜ、画面の画素を拡大し、緑の光の下での赤いリンゴの色を予想する。
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シミュレーション干渉・回折の実験台
立てたシャボン膜の色の帯と上端の黒い膜を、2つの反射光と反射による位相の変化で説明し、レーザーの複スリットの縞から Δx = Lλ/d を測って「光 + 光 = 暗やみ」でもエネルギーが保存されることを確かめる。単スリット・回折格子・絞りの分解能を定性的に探り、反射防止膜・CD/DVD のトラック間隔・ホログラムで干渉を使う精密技術を体験する。
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シミュレーションレーザーをつくろう
1個の原子に光子を当てて吸収・自然放出・誘導放出を観察し、ルビー棒・励起ランプ・2枚の鏡でレーザーを組み立てて発振させる。反転分布としきい値を見つけ、懐中電灯と比べて指向性・単色性・可干渉性を確かめ、レーザーのパルスで絵を光ファイバーに送る。
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シミュレーションLCD画素の解剖
偏光板2〜3枚で光をさえぎってはよみがえらせ、LCDの画素を1つ層ごとに広げて、ねじれた液晶が光の振動方向を回し、電圧がそのねじれをほどいて光を消すようすを確かめる。赤・緑・青のサブピクセルで色をつくり、光センサーと偏光板でいろいろな光の偏光を判定し、偏光サングラスや3D映画のメガネのしくみを探る。
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2:38動画光の屈折と全反射、そして光ファイバー
境界面で波面が遅くなって曲がるようすから屈折・屈折率・スネルの法則を見て、入射角を大きくして臨界角(ガラスで約42°)と全反射を確かめ、曲がったガラス棒や光ファイバーの中を全反射で進む光が情報を運ぶしくみを見る。音声なし、字幕で解説する。
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