京都府立久御山高校の2000年度学校公開 理科模擬授業「光通信」
私の勤務する京都府立久御山高校の2000年度学校公開のイベントで理科の模擬授業を担当しました。そこでおこなった内容を,以下に紹介します。
テーマ 「光通信」 2000年10月7日(土)
本日の授業の内容
本日の内容は,久御山高校では2年生および3年生が学習する内容を統合したものです。大切なのは波がどう伝わるかということです。波といっても,地震波や水面波もあれば,音波,光波,電気の波などいろいろです。
未来の世の中を想像しながら,この授業に参加して下さい。
1 波とは
中学校では,地震波(P波やS波)や音波で波が登場します。波は「波動」ともいいます。波動は決して物質や物体ではありません。振動が伝わることです。それにともない,エネルギーも伝わります。私たちが家庭や学校などで使う電気のエネルギーは,発電所から導線をつたって交流という電気の波が伝わってきています。そして電気エネルギーを利用しているわけです。
●実験:いろいろな周波数の音を聞いてみよう
人の聞こえる音の周波数は Hz〜 Hz
周波数が小さいと い音,周波数が大きいと い音
●実験:音の波の形を目で見ましょう
おんさの音 ギターの音 太鼓の音 人の声
これらの実験から,波の形は音の をあらわすことがわかる
↓
波の形が情報として伝われば, を再現できる
2 イヤホンやスピーカーから音が聞こえる仕組み
イヤホンを分解すればわかりますが,イヤホンやスピーカーは と からできています。磁場の中を電流が流れると,力を受けます(これを の法則といいます)。
イヤホンを分解中。
●実験:イヤホンやスピーカーに流れる電流を見てみよう
ラジカセのイヤホン端子,またはステレオのアンプのスピーカー端子に豆電球を接続して,実際の音と聞き比べる。
●実験:手作りスピーカー
簡単なコイルを作り,磁石と組み合わせてラジカセのイヤホン端子に接続する。
3 電気の波を光に乗せて
電波の中にある音の波を電気の波に・・・・ラジカセの仕事
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電気の波を光の明るさに変換して・・・・懐中電灯の明るさに注目
↓
その光を太陽電池でキャッチ・・・・光の明るさに応じて電流が発生
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その電流は弱いのでアンプで拡大
↓
拡大した電流をスピーカーに送る
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もとの音と同じ音が聞こえる!
●実験:光通信をやってみよう
明るい懐中電灯から送信している。
ここに太陽電池とアンプ内蔵スピーカーがある。
実際には,電球では光の届く範囲が狭いので,直進性の高いレーザーが用いられ,太陽電池パネルよりも明るいところに強い,フォトトランジスタが使われている。また,空気中をレーザーが進むのでなく,非常に透明度の高い光ファイバーというガラスの中を進む。光ファイバーは細くて,曲げることもできるので活用しやすい。太平洋の海底に光ファイバーを敷いて,日本・アメリカ間をつなげている。
解答
20Hz〜20000Hz
低い音
高い音
混ざり方
音
コイルと磁石
フレミングの左手の法則
(洛南タイムズにも記事と写真が載りました)