Transcript 光とは

タイトル
身のまわりの光化学
光化学
福井工業大学 環境生命化学科
1
光化学のイメージ
1. 一般的
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2. 少し知っている
25%
3. 全く知らない
25%
4. 何て読むか分からない
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光とは
1. 電場と磁場からなるもので重なっている
50%
2. 電場と磁場からなるもので90度連れている
50%
。
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光とは
電場と磁場からなる電磁波の一種
x（電場）
進行方向
z
y（磁場）
4
光の速度は？
1. 3 x 106 ms-1
33%
2. 3 x 107 ms-1
33%
3. 3 x 108 ms-1
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波としての光
波長
波長
振
幅
波長
波長
  C
〔m〕 波長 C 〔ms-1〕 真空中の光の速度
〔s-1〕 振動数
C = 3108〔ms-1〕
6
nmとは
1. 10-6 m
33%
2. 10-9 m
33%
3. 10-12 m
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一般的に可視光線の波長は？
１．200 – 300 nm
25%
２．300 – 400 nm
25%
３．400 – 700 nm
25%
４．700 – 900 nm
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光の波長と名称
波長（）
光の名称
200 – 300 nm
300 – 400 nm
400 – 700 nm
700 – 900 nm
遠紫外光
紫外光
可視光
近赤外光
1 〔nm〕 =
-9
10 〔m〕
9
実験
板を映像に
重ねる
映像の色
が変わる
10
なぜ変わったか？
1. 静電気
33%
2. 光の波の性質
33%
3. フィルムに色が付いているから
33%
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偏光
偏光板
偏光板
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光の三原色は？
1. 赤・黄・青
33%
2. 赤・緑・青
33%
3. 橙・緑・青
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光の３原色
可視光
400 – 700 nm
450 – 480 nm
青色（Ｂ）
510 – 570 nm
緑色（Ｇ）
640 – 700 nm
赤色（Ｒ）
14
光の3原色を混ぜると何色
1. 黒
33%
2. 虹色
33%
3. 白
33%
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偏光
光の三原色
Ｒ
Ｇ
Ｂ
16
太陽光の分光
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
実験
フィルム
を
通して
照明を
見る
虹色に
見える
18
光のもう一つの性質は？
1. 波動性
33%
2. 粒子性
33%
3. 電磁性
33%
19
光のもうひとつの性質
～粒子としての性質～
光の粒子をフォトン（光子，光量子）と呼ぶ．
波長（振動数）の1個のフォトンのエネルギー
C
E  hν  h
λ
h：プランク定数
h = 6.62610-34 〔Js〕
20
h とは何だったでしょう。
1. プラトンの定数
33%
2. プランクの定数
33%
3. 光の定数
33%
21
光エネルギー
例 ：波長450 nmの
フォトン1個のエネルギー
C
E  hν  h
λ
34
 6.626x 10
19
 4.4 x 10
8
3 x 10
x
9
450x 10
J
22
参加者スコア
0
参加者 1
0
0
0
0
参加者 2
参加者 3
参加者 4
参加者 5
23
光を金属に当てると○○が出ます
その効果の名前は？
1. 電気光効果
33%
2. 光電効果
33%
3. 光電気相互作用
33%
24
光電効果
金属に光を当てると，表面から電子が飛び出す
光
電子
(光電子)
25
光電効果
運光
動電
エ子
ネの
ル
ギ
ー

h
Ek in  h  
振動数
26
光を物体に当てました
透過した光が減少しましたそのことを
なんというか？
1. 吸収
33%
2. 発光
33%
3. 吸熱反応
33%
27
光吸収
I0
I
入射光
透過光
I < I0
吸収
28
分子による光の吸収
エネルギー
低いエネルギー状態(基底状態)から
高いエネルギー状態(電子的励起状態)に移る
電子的励起状態 E1
光吸収
基底状態 E0
h = E1–E0
核間距離
29
この現象を利用して
身の回りで起こっている現象は？
1. 噴火
33%
2. 核融合
33%
3. 光合成
33%
30
Newton
2008, 28(4),3125
光吸収と発光
エネルギー
電子的励起状態 E1
蛍光
蛍光
光吸収
光吸収
平衡核間距離
核間距離
基底状態 E0
蛍光物質：フルオレセイン
分子構造
O
O
C
C
O
O
C
OH
O
H
O
2OH-
C
C
OH HO
フルオレセイン
(互変異性体)
O
C
2H+
O
O
O
O
O
アルカリ水溶液中の
フルオレセイン
33
フルオレセイン実験
アルカリ性の液体に固体を入れます。
周りを暗くします。
UVランプを照射します。
蛍光が観測されます。
34
ノーベル化学賞：下村脩 先生
タンパク質の
中を見たい
タンパク質の中を
見たい
光学顕微鏡で
見えた。!
大きさ10 nm
10億分の1
大きさ
10 nm
青色発光の
エネルギー
+GFP→緑色発光
508 nm
光学顕微鏡で
は見えない!!
オワンクラゲの
発光物質：
イクオリン+GFP
イクオリン+Caの結合
→
青色発光：460 nm
参考文献：asahi.com
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
TiO2+色素
導電性ガラス・プラスチック
白金または黒鉛
導電性ガラス
色素増感_溶液系
_0010
色素増感太陽電池の動作原理
HOOC
N
N
COOH
Ru2+ 2SCN HOOC
N
N
COOH
TiO2 色素
電解質溶液
Pt
変換効率 = 10.4 % (AM1.5 : 38.2 mW cm-2)
M. K. Nazeeruddin, A. Kay, I. Rodicio, R. Humphry-Baker, E. Müller, P. Liska,
N. Vlachopoulos, and M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc., 115, 6382 (1993).
37
色素増感太陽電池ができるまで
ビデオを見てください。
38
光技術
1
• 太陽電池
2
• 電子写真
3
• 液晶ディスプレイ
4
• LED、有機EL
5
• 半導体素子作製のための微細加工
6
• 印刷製版
7
• 光記録・記憶
40
参加者スコア
0
参加者 1
0
0
0
0
参加者 2
参加者 3
参加者 4
参加者 5
41
まとめ
光の二面性
• 波としての性質、粒子としての性質
偏光
光の波長と名称
光の三原色
光吸収と発光
色素増感太陽電池
42