実験系遠隔教育を可能とするコンパクトで扱いが容易な光学実験教材の開発

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本研究の目的は，ブロック状光素子を用いて，自宅等においても中等・高等教育機関の実験室等で行われるのと同等の実験・実習教育を受講することができる遠隔教育に利用可能な光学実験教材を開発することにある。令和３年度は，遠隔教育のため自宅等で用いられることを念頭に，素子の表面保護のための方策について重点的に検討を行った。多くの光学素子は，光が通る面を指で直接触れたりして指紋がついたりすると特性が劣化するものも多く，教員等の直接監督下から離れて使用させるには，なんらかの方法で表面を保護する必要がある。このため樹脂板等を用いた脱着可能な保護カバーの開発を行ったが，薄い樹脂板には製造工程の中で複屈折を持つものも多いので，同一ロッドの材料から切り出されたシートの光学軸がお互いに直交するように組み合わせることで，複屈折を相殺して測定時に保護シートの影響が出ないようにすることに成功した。また，素子の強靭化の検討にも着手し，ブロック玩具の土台の上に実権系を構築できるようにして，安定な測定ができるようにした。令和４度は、昨年度の成果を基に，特に素子の固定法について改善を進めた。ベースとなるブロック玩具について，ツメの細かい小型のものを採用して，素子の位置や高さをより細かく調整できるようにするとともに，素子をより密に配置できるようにして，測定系を小型化した。ただ，実験のために素子を固定した際の強度は十分なものが試作できたが、逆に固すぎて取りはずしが容易でない素子もあるため，今後の改善が必要である。令和３年度に原理を確認した無偏光保護シートについては，装着法について試作と改善を繰り返しているところである。また，実験系の構成について，６０°の光の入射角が必要だった液体の糖度測定システムについて，ブロック玩具のベースでも実現できるよう鏡を挿入する方式を開発して，良好な結果を得ている。