『定期テストや受験で使える一問一答集』 目次 1章 日本のすがた 一問一答
よぉ、桜木建二だ。今回は軟体動物について学んでいきたい。 どんなに身近な生き物であっても、いざその種や分類について考えると意外と知らないことは多いんだ。ひとつの分類群について改めて学ぶと、それぞれの生物種やグループについての知識が整理され、生物同士の関係についても理解が深まっていく。軟体動物に興味のあるやつもないやつも、ぜひ一度読んでみてくれ。 今回も、大学で分類学を中心に勉強していた現役講師のオノヅカユウを招いたぞ。 解説/桜木建二 「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。 ライター/小野塚ユウ 生物学を中心に幅広く講義をする理系現役講師。大学時代の長い研究生活で得た知識をもとに日々奮闘中。「楽しくわかりやすい科学の授業」が目標。 軟体動物とは?
パソコン,スマホ,ロボット,ゲーム機などなど,身の回りを見てみると,様々なものに半導体が使用されていることがわかります. 私達の生活に無くてはならない半導体,その基礎の基礎についてまとめてみようと思います. 今回は,難しい数式などは使わずにざっくりとイメージをつけてもらうところをゴールの目標としてみました! 半導体とはなにか 半導体とは,誤解を恐れずいうと,『金属と絶縁体の中間の電気抵抗をもつ物質』といえるでしょう. そして,シリコンやゲルマニウムなどの4族元素が半導体によく使われます. シリコンは,人体への毒性がなく安全,自然界に大量に存在するためコストが安い,そして機械的強度が高いなどという理由からよく使われています. ダイヤモンドが炭素原子から出来ており,そのダイヤモンドもシリコンも4族です.シリコンも『ダイヤモンド構造』と呼ばれる結晶構造を持っており,強度が強いんです. あの有名な『シリコンバレー』も半導体によく使われる物質『シリコン』に由来すると言われているなど,半導体が私達の生活に与えた影響は大きいんです. 半導体の原理 それでは,ざっくりと半導体について理解するために,原子について見ていきましょう. とはいっても,高校生で習う簡単な化学の知識だけでOKです. まず,原子のモデルは以下のようになっています. 宇宙一わかりやすい高校化学 使い方. 『原子核の周りを電子が回っていて,電子の軌道のことを内側からK殻,L殻,M殻…と呼ぶ』 というのを思い出してください. あ,これはあくまで原子のモデルですからね.実際の軌道はもっと複雑です. さて,ここで原子番号2のヘリウムと,原子番号3のリチウムをみてみましょう. ヘリウムは,K殻だけに電子が入っていたのに対し,リチウムではL殻にも電子が進出しています. 言い換えると,それぞれの殻に入れる電子の数が決まっていて,その規定数を超えると別の殻で電子が回り始める ということが分かります. そして,内側の殻から順番に電子が埋まっていくということは,『内側の方がエネルギーが低い』ということを意味します. 坂道でボールを離すと下に転がっていく例えを使うと分かりやすいかもしれません. 内側の殻の方がエネルギーが低いということは,エネルギーのグラフを作ってみると以下のようになります. さて,『電気が流れる』っていうのは,言い換えると『電子が移動している』ということになります.
茨城県東海村。太平洋を臨むこの小さな村に、高エネルギー加速器研究機構と日本原子力研究開発機構が共同運営する、世界最先端の大強度陽子加速器施設、J-PARCはある。なかでも、日本に3度ノーベル賞をもたらした素粒子物理学の分野で、誰にもマネのできない"すごい実験"を行っているのが、ニュートリノ実験施設だ。 多田将さんは、この施設の一部を設計した素粒子物理学者で、宇宙の謎に迫る壮大な実験を積み重ねている。 金髪に迷彩服姿という外見もさることながら、わかりやすい語り口で年間30回もの講演をこなしたり、実験施設をイチから設計するなど、その仕事ぶりも型破りだ。「好き嫌いでは生きてこなかったからでしょうね」——プロフェッショナルに徹する多田さんの人生哲学に迫った。 取材・文:高松夕佳/写真:仲田絵美/編集:川村庸子 世紀の大発見を目指して 「素粒子物理学」というと、とてつもなく難しく感じてしまうのですが、そもそも「素粒子」って何ですか? 多田 素粒子とは、自然界に存在するものを分解していったときにこれ以上分割できない最も小さな粒子のことです。 自然界で最も大きなものは、宇宙です。人間が観測できる宇宙の大きさは、1, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000(一千抒「じょ」)メートル。途方もない大きさですよね。これを扱うのは宇宙物理学です。我々の住む地球の直径は10, 000, 000メートル。この太陽系の星々を扱うのが惑星物理学です。 人間の大きさは約1メートル、その中の内臓は約0. 1メートルで、これが医学の領域です。内臓を構成する細胞(0. Amazon.co.jp: 身のまわりのありとあらゆるものを化学式で書いてみた : 悟, 山口: Japanese Books. 00001メートル)は生物学、その細胞を形作る分子の大きさまでを扱うのが化学です。分子を分解してできるのが原子で、その中身の原子核は原子核物理学が扱います。 素粒子物理学はさらにその先、0. 000000000000000001メートルよりも小さい素粒子を相手にする学問です。 僕の研究対象である「ニュートリノ」は、ヴォルフガング・パウリ (*1) が提唱した素粒子の一種です。原子核の中身は陽子と中性子でできているのですが、中性子が原子核を飛び出すと、自然に壊れ、陽子と電子に分かれる。そのとき物理学の基本法則である「エネルギー保存則」 (*2) が成り立っていないことがわかった。崩壊後にエネルギーが減っていたのです。 当時の物理学者の多くはこの謎が解けず、「原子核ほどの小さな世界では、エネルギー保存則は成り立たないのではないか」と考えたのですが、ただひとり、パウリだけがそれに異を唱えました。 彼はその現象を「まだ見つかっていない粒子が存在して、それがエネルギーを持ち出しているに違いない」と説明したのです。この粒子が、「ニュートリノ」です。実際にニュートリノが発見されたのは、それから26年も後のことでした (*3) 。 多田さんは、その「ニュートリノ」を使って壮大な実験をされていると伺いました。いったいどんな実験なのですか?
とてもわかりやすいです。とにかく親切な書き方をしてくれています。 私は子供が化学に関心が出てきたことから、教えるために遅ればせながら自習している文系人間なのですが、今まで読んだ化学本でいちばん親切とまで思いました。 イメージをつかませるためのイラストが多いです。新しい言葉には必ず説明があります。前に出たことを振り返ったり、後に出てくることの予告のため、ページ参照を丁寧につけてくれています。 中身は有機化学の基礎でして(一部無機や理論あり)、高校で習う前の導入、習ってる最中に道に迷った時のガイドとして最適だと思います。記載の順番も非常によく考えられていて、前から読んでいくととても良いと思います。 また、この方の本を読みたいです。
多田 道のりは長いですよ。90パーセントというと、ほとんどできたと思うでしょうが、物理学の世界では、99.
N型半導体の場合は,余った電子が動くことで電気が流れるという仕組み. これかP型半導体とN型半導体のすごくざっくりとした説明でした. ちなみに,このように不純物を混ぜることを,ドーピングと呼びます. まとめ 今回,以下のことについてまとめました. 半導体とは何か 高校化学の軽い復習 バンドギャップ,価電子帯,伝導帯とは何か ドーピングについて P型半導体,N型半導体とは何か さらに専門になってくると,価電子帯と伝導帯のエネルギーの差を数式を使って厳密に求めたりといった難しい計算がたくさん出てきます. 今回,イメージを大切にするため数式を一切使わずに,高校の化学の知識だけで基礎を説明してみました. これ以上踏み込むととても1記事では書ききれないので,興味がある方は他の書籍を当たってみてください. お読み頂きありがとうございました. 高校入試対策問題集 中2理科（地学分野）気象のしくみと天気の変化. 追記: 無料のLINEマガジンをはじめました! 「スキルをつけて人生の自由度をあげる」をテーマにしたLINEのマガジンをはじめました! ブログでよく聞かれるプログラミングやブログ運営、ビジネスのことなどを体系的にまとめて発信しています。 無料でバンバン良質な情報を流しますので、ぜひチェックしてみてくださいね!
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