光と電子
半導体は通常,電気を通さないがある一定以上のエネルギーを持つ光(バンドギャップエネルギー)などをあてると電気を通すようになる。バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を半導体に当てると電子がエネルギーの高い伝導帯というところに移動し動けるようになるために、電流が生じる。この価電子帯と伝導帯とのエネルギー差がバンド(帯)ギャップである。価電子帯には電子が出て行った後の正孔ができ強い酸化力を示す。大部分の半導体が水の中に光を入れると陽イオンと陰イオンになって光溶解してしまうが酸化チタンは光溶解を侵さず安価で耐久性に優れているので現在光触媒として用いられているものは殆どが酸化チタンである。
Date: 2019/08/21(水)


触媒と光触媒
触媒が個体の場合、反応物が触媒の表面に接触する必要がある。化学反応はその触媒の表面で起こるために触媒の効果を上げるためには表面積が大きい程よいということになる。そのためには多孔質にして表面積を大きくすることで効果を上げることができる。これに対して光触媒は光が当たると働き始める触媒であり、光のエネルギーによって働く触媒といえる。光触媒を使うと数万度という高温でなければ起こりにくい反応を室温で起こすことができる。この反応が有害物質の分解・無害化に利用されている。
Date: 2019/08/20(火)


触媒
触媒は化学反応の際に、自分自身は変化せず、他の物質を変化させる物質ですが、反応速度を速めるものと反応速度を遅らせる触媒があります。化学反応では物質が原子の組み替えに必要な反応を促すためのエネルギーが必要です。触媒はこのエネルギーを少なくして反応を進める働きがありまた原理的には半永久的に使用することができます。この触媒の力を利用して様々な環境商品が作られています。
Date: 2019/08/19(月)


MRI装置は核磁気共鳴現象
MRI(核磁気共鳴映像法)装置は、強力な磁界と電磁波が相互作用する核磁気共鳴現象を利用して、生体内の患部情報を映像化する装置であり人体の細部に含まれる水素原子家訓叔父規制を利用する。人体の細胞の7割に水素原子核が含まれており超電導磁石で発生させた静磁場で磁界方向に向きを変えさせた後にある周波数の電磁波を加えることにより水素原子核はその向きを90度かえ電磁波を止めた後の正常組織と患部の動きのずれを捉え画像を解析するシステムである。いずれにしても総ての物質は電子と原子核からなり人の細胞・体は電磁波の影響を受けるということである。
Date: 2019/08/18(日)


電子顕微鏡の仕組み
光学顕微鏡は試料を拡大するために光を当てるが電子顕微鏡は電子ビームを当てる。人間の目に見える可視光線は波長が360〜830nmの電磁波であり、可視光線よりも短い波長の光は網膜でとらえることはできないので倍率は1,000倍程度が限界であるため細菌より小さな直径0.1ミクロ以下のウイルスは観察できない。しかし電子ビームを使用する電子顕微鏡はさらに微細なレベルの観察が可能である。電子顕微鏡は透過電子顕微鏡と走査電子顕微鏡の2つに大別される。また最近では次世代型顕微鏡として捜査透過電子顕微鏡もある。透過型は透過した電子を拡大して像を得る仕組みで走査型は試料に電子が当たった部分から生じる二次電子や反射電子を検知して像を得る仕組みとなっている。
Date: 2019/08/17(土)


電子レンジのマイクロ波
電子レンジは内部のマグネトロンと呼ばれる電波発信機から2.45GHzの周波数のマイクロ波を食物に照射して食物を温める。食物に含まれる水分は酸素原子と水素原子の集まりである分子の集合体である。結びついている酸素原子側はマイナスの極性を水素原子はプラスの極性をもつ。この水分子は照射された電波の周波数に応じてプラスとマイナスが入れ替わることで振動を繰り返す。したがって1秒間に24億5000万回の振動による摩擦熱で食物が温められるということになる。この周波数を引き起こすマグネトロンは二極管と呼ばれる真空管の一種で円筒形のプラス極とその中心軸のマイナス極からなりその二極を永久磁石で挟み込む構造となっておりマグネトロンに電圧をかけるとマイナス極から電子が放出されるが電子が回転しながら管の周囲の空洞を通過する際マイクロ波が発生する。
Date: 2019/08/16(金)


交流発電機と三相交流発電機
台風10号接近しつつあります。今のところあまり雨風はありませんが午後から上陸予定ですが速度がゆっくりなのでその影響が心配されるところです。交流発電機は整流子の代わりにスリップリングという部品によってコイルを回転させる。コイルの回転に合わせて電流の大きさや向きが変わる。この1秒間に回る回転数が周波数ということになる。三相交流発電機は発電所で使用される大型の発電機で、120度の間隔で3組の固定したコイルの中で磁石を回転させ、周期のずれた3つの交流、三相交流を発電する。これにより電圧、電流、周波数の等しい3つの交流を同時に取り出すことができる。
Date: 2019/08/15(木)


エジソンの直流発電機
電気の供給に関して当初、エジソンは直流で供給することを押していた。発電機の仕組みは回転エネルギーを電気エネルギーに変えることであるがその構造の基本はモーターと同じである。磁界の中でコイルを勢いよく回転させると電磁誘導の法則によりコイルに電流が流れる。このとき電流の向きを切り替える整流子の仕掛けでコイルが180度回転しても一定方向に電流が流れるようにしたのが直流発電機である。起電力が一定でないので脈流となる。
Date: 2019/08/14(水)


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