出前授業報告Vol.40

2021年8月9日

オンライン

女子中高生夏の学校2021実験実習

  • タイトル: [実験・実習]「分光器で光の正体を探ろう!~身の回りの光から生命探査まで~」,   [ポスター]「オーロラ博士になろう!~オーロラの色から何がわかる?~」

  • 講演者: 坂中伸也 (秋田大学・助教),大矢浩代 (千葉大学・助教), 浅村和史 (宇宙研・准教授),堺正太朗 (東北大学・助教),吹澤瑞貴 (東北大学・博士3年),村瀬清華 (総研大・博士1年),川村美季 (東北大学・修士2年), 安福友梨 (東北大学・修士1年)

  • 参加人数: [実験・実習] 9人(中学3年生: 1人,高校1年生: 5人,高校2年生: 3人),  [ポスター] 15人(第1~4ラウンド:12人,フリータイム:3人)

  • 講演時間: [実験・実習] 1.5時間 x2 (9:00-10:30, 11:00-12:30),  [ポスター]15分 x4 + 30分 (14:00-14:14, 14:15-14:29, 14:30-14:44, 14:45-14:59, 15:00-15:30)

NPO法人女子中高生理工系キャリアパスプロジェクト(GSTEM-CPP)主催「女子中高生夏の学校2021~科学・技術・人との出会い~」の二日目に実施されたイベントである実験実習「ミニ科学者になろう」とポスター・キャリア相談「研究者・技術者と話そう」に参加しました。

実験実習について、身の周りの現象と物理のつながりを体感することを目的として分光器を用いた実験を行いました。まず初めに、光が波の性質をもつことや分光の原理について紹介しました。その後、厚紙と回折格子シートで簡易分光器を作成し、実際に身近な光を分光する実験を2つ行いました。最後に、分光を使った最新の研究を紹介しました。

実験A「いろいろな色の光を分光しよう」ではPCの画面に表示された赤・緑・イエロー・シアンといった色を分光することを通して、ディスプレイが光の三原色を組み合わせた加法混色を使用していることを体感してもらいました。また、PCの画面に表示された青・マゼンタを分光するとどのような様子が観測できるか予想してもらうことで光の三原色への理解が深まったように思います。色の三原色と減法混色についても触れ、発展として両者の違いを考えてもらいました。

実験B「身の回りの光を分光しよう」では、身近な光源の輝線の波長を計算し、その発光の要因を考察してもらうことを目的として、実験を行いました。はじめに蛍光灯を分光した際に見える輝線の一部は分子や原子の脱励起による発光であることを紹介しました。続いて参加いただいた女子中高生に自分の周りの照明やディスプレイを分光器を通して観察し、その結果から輝線の波長を算出してもらいました。さらに、得られた輝線の波長と原子の輝線スペクトルを比較し、発光の原因となる原子を予想してもらいました。それぞれの参加者の結果について一緒に考察した後、実験結果の例として蛍光灯を紹介し、蛍光灯の発光要因となっている水銀のスペクトルが確かに観測できていることを確認しました。

さらに、分光観測を使った研究紹介として、土星の衛星エンケラドスから吹き出すプリュームにが含まれていることを示す研究を紹介しました。このことからエンケラドスの地下に海があり、生命が存在する可能性が示唆されています。関連して日本が参加している木星氷衛星探査計画JUICEについて、木星の衛星エウロパの地下にも海があることが期待されていること、参加いただいた女子中高生が大学院生になる頃JUICEがエウロパに到着予定であることを紹介しました。

ポスター・キャリア相談セッションでは、オーロラの発光原理や惑星ごとのオーロラの違いといったサイエンスの話題だけでなく、大学院生のロールモデルについて紹介し、参加者の中高生の皆さんからの質問や相談にお答えしました。オーロラに関する質問を始めとして、勉強や就職についての相談など、幅広い話題についてお話しました。

最後に、オンライン開催にもかかわらず、本イベントを滞りなく計画・運営してくださった女子中高生夏の学校実行委員会の皆様、この場を借りて御礼申し上げます。

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