Post on 14-Dec-2020
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空き
①⑨
②⑩
空き
中央実験台
欠席者の席は空けておいてください
金曜担当 斎藤正明 3-ito.m@bigfoot.com
③④⑤⑥⑦⑧
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ハラン(葉蘭)とは、スズラン(鈴蘭)亜科
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教室
弁当 波瀾万丈 バランタインデー
生涯忘れられない呪いをかけられてしまった
何を言いたいのか
今一歩突っ込む(考える)こと (研究)
それが 学問大学単位の構造
実験,物証
研究室
講義
資料調査
自学自習
図書館(インターネット)
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本日の お題は
光と原子
実験作業はいかにも単調
今一歩突っ込んで理解してみよう
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3A.LED 蛍光体の固相合成 3B.蛍光灯とLEDの発光機構
光 (物理現象)と 物質 (化学) の関係を知る
紫外線発光ダイオードを使用 決して直視しないこと
UVカットメガネ着用 ・・・ 350-400nmのUV-A領域
500
5001001051
100
50
10100
10円玉3枚と100円玉5枚で 白色に見える
見えない紫外線見えない赤外線 可視光
500円玉を100円玉
にできるが
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ダイオードって何? Di (2つの)ode(電極) 動作と用途
ラジオ電波とは高周波交流が音声信号で大小変化。
プラスマイナスがキャンセルされて音にならない。
ダイオードを通すとマイナス側がカットされ初めて音声信号になる。
アンテナ
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eV=hν
発光ダイオード LED の発光の仕組み
白熱灯(熱振動)と蛍光灯(軌道間遷移)の発光の仕組み
電子の位置エネルギー遷移現象
3-ito.m@bigfoot.comhttp://www.marklines.com/ja/report/solrep117_200712
10100
10円玉3枚と100円玉5枚の組合せで 白色に見せる
見えない500円玉紫外光を
見える100円玉10円玉に両替
3個のLEDの例
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1 ← 外殻電子数 → 8
1
←
軌道数
→
7
d 軌道
f 軌道
蛍光発光に適した元素とは 希土類元素 ランタン系元素
3-ito.m@bigfoot.comd軌道(赤) f軌道(緑)はエネルギー準位差が小さいので電子の遷移が容易で多様な色が出せる
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. 4f2基底項の結晶場分裂
電子を取り巻く結晶場の環境によって電子のエネルギー順位が分裂する
エネルギー差の
大きいもの 青
小さいもの 赤
・・・ 発光させたい色を求めて組み合わせを実験
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3A 実験 青色蛍光体 (紫外光→青色光への変換) の作製 レポート項目( ★ )
炭酸ストロンチウム SrCO3 1 m mol (1ミリモル=1/1000 mol) → 何グラム ★ ?計算のこと
酸化セリウム CeO2 0.5 m mol → 何グラム ★ ?計算のこと
2SrCO3 + CeO2 → Sr2CeO4 + 2CO2 ★
両者の結晶を混ぜ合わせ(混合)て,1200℃焼結(固相反応)する。
このとき原子単位で Sr, Ce, O を配位させるにはどうしたらよいか?
計算 データ 周期律表などから
原子量 ( 1 mol 分の質量) Sr 87.6, Ce 140, C 12, O 16
SrCO3 : 融点 1497 ℃ 高温では分解して酸化ストロンチウムとなる。
二酸化炭素の解離圧が1気圧になるのは1250℃である。 SrCO3 → SrO + CO2
CeO2 : 融点 2400 °C 不均一だと蛍光部分が少ない
Sr
Ce
Sr
O
O
O
反応後の原子配位の想像図
SrOCeO2
Sr2+ O2- CO2↑
O-Ce2+ O-
Sr2+
2種の粒子の接触
部だけが反応
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散乱 : 光は波動である。光の波長がある物質の大きさよりも大きいとその間をすり抜けてしまう。しかし、光の波長が粒子と同じくらいやそれ以下であると散乱する。
例としてはよくボートが使われる。水の上にボートが浮かんでいるとする。ここに大きい波が来たとしても、ボートは上下に揺れるだけである。しかし、小さい波であるとボートの縁で波が反射してしまい、いろいろな方向に散乱する。
空が青いことや夕焼けが赤く見えるのもこれで説明することができる。可視光の波長は約400~700nmであり、赤色→青色になるに従って波長は短くなる。波長が短い方が空
気中の粒子によって散乱されやすい。つまり、青色は空気中の粒子によって散乱されやすいのである。空が青いのは大気中の分子によって散乱された青色が目に入るためである。
また、波長の長い赤色は可視光の中では散乱されにくい透過光である。そのため、夕焼けは青色などの光が排除された赤色が見えるのである。(役に立つ薬の情報~専門薬学)
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UV LED観察時だけ
出力スイッチオン
Never !
Yes
注意: 紫外線UVを直視しないこと
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8838Sr
14058Ce
引っ張れば
エネルギー差が生じる
セリウムCeの f 軌道電子のフォーメーション
エネルギー差は小さいが・・・
SrCeSr
OO
O
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3B 実験 白色LED (青色光 + 赤色光) の作製 レポート項目( ★ )
前回作製した 青色蛍光体の確認 紫外LEDを照射してみる ★ 青色発光を確認のこと
赤色蛍光体(市販品)と青色蛍光体を混合して 白色に見えるように調合する
赤色蛍光体 小さじ半分以下!! 青色蛍光体を加え,混合 LED照射 ★
白く見えるまで青色蛍光体を増量していく。 ★
紫外線LEDに作製した 蛍光物質をキャップにかぶせ完成 ★
不均一だと赤と青が交互にならず白く見えにくい
デスプレィの白も拡大するとこのような点の集まり
(三原色規則配列)
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3B 実験 ダイオードの電気特性
電圧が わずかに増減すると流れる電流が急激に変化する特性がある → 暴走破壊
超えてはならない壁
絶対定格
直流電源装置
電流を下げていくと電圧が決定する
電流 表示電圧
15mA 4.3V
10mA 4.1V
8mA 4.0V
・・・ ・・・
・・を グラフにプロットする。
電流流れ始めの電圧
電圧
電流
オームの法則=抵抗体
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3B 実験 ダイオードの電気特性
発光開始=電流が流れ始める電圧 = 電子の位置エネルギーの遷移が開始
電子の位置エネルギー遷移現象
電流の流れ始めの電圧とは何を意味するか
← ポテンシャル差大=青色, 小=赤色
電圧
電流
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END