ストロボスコープで回転数が測定できる原理をなるべく詳しく教えて下さい。なんとなくは分かるのですが、書けと言われると書けなくて・・・。

A 回答 (2件)

普通は角度をはかったりせず、発光する時間間隔を変化させて、止まって見える時の発光周期を調べると思います。


そのときの回転の周期が発光周期の自然数倍であることがわかります。

50Hzで点滅する光でとまってみえれば、回転周期は
50Hzか100Hzか・・・となります。

昔のレコードプレイヤーには回転数を正確に合わせるためついてましたね。
または、50Hzか60Hzの光源(蛍光灯等)で止まって見えるような模様のついた紙とか。


原理は・・・残像がどうのって話しになるんでしょうね(^^;
うまくまとめられないので。
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この回答へのお礼

とても分かりやすい説明をどうもありがとうございます。教授に聞いてみたら同じような答えでした。

お礼日時:2002/01/13 23:38

ストロボスコープは、一定の時間間隔で光を発します。

ですから、回転体に目印をつけておいて、その時間間隔にその目印がどれだけの角度移動したかがわかれば、計算により、一秒間に何回転になるかがわかります。
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Q正孔の有効質量とは

半導体の教科書に正孔の有効質量と出てきました
正孔は電子がない状態を表すので質量は0ではないのですか?
わかりません

それと、具体的なその値も教えていただければ
うれしいです

Aベストアンサー

有効質量は、ほんとの質量とは全く別物です。
正孔だけではなくて、電子の有効質量も、電子の本当の質量とは、ほとんど関係ないです。

もし、電子が真空中に1個だけ、あって、そこに電界をかければ、ニュートンの古典力学では、
F=qE = ma (q:電子の電荷、m:電子の質量、a:加速度)
という運動方程式になります。

ところで、半導体では、結晶を考えています。
結晶っていうのは、原子が周期的にたくさん並んでいるものです。
この結晶に電界Eをかけたとすると、結晶中の電子(伝導電子)は、電界Eによる力ももちろん受けますが、それだけではなくて、結晶中の電子は、周期的に並んでいる原子核から力(本当は量子力学を考えているので、「力」という言葉を使うのはかなり語弊があるのですが)からも力を受けています。しかも、結晶ですから、原子核は近いのから遠いのまで大量にあります。
なんで、結晶中の電子の運動は、実際には、上に書いたような簡単な式では表わすことができません。

な、はずなんですが、実は、うまいこと近似をすると、結晶の原子核たちから受けている力をすべて忘れてしまって、その代わりに、電子の質量がmではなくて、m'になったと思ったような式
F = qE = m'a
で、結晶中の伝導電子の動きが(近似的にですが)記述できてしまうということがわかったんです。本当は、結晶中のすべての原子を考えて、さらに量子力学を考えなければ、結晶中の伝導電子の動きは記述できないはずなのに、実は、それが、古典力学の式で、質量の値を有効質量というものに取り替えると、近似的には、電子が真空中に1個あるのと同じように扱えてしまう、ということです。これを、準古典力学表示 と言っています。
この有効質量というのは、電子の質量というよりは、むしろ、結晶を構成する原子や、結晶の構造によって決まっています。

で、正孔の有効質量ですが、これも、質量となってますが、本当の質量とはほとんど関係ないです。正孔は、本当は電子が抜けた穴なわけですが、その電子の抜けた穴がどう動いていくかを量子力学をつかってきちんと記述するかわりに、ある有効質量をもった+電荷を持つ正孔という粒子が真空中に1個あると思って、古典力学の式を立てると、たまたま、うまくいってしまうんです。

ただし、この準古典力学は、あくまで近似なんで、本当は正しくありません。正確に言えば、ポテンシャル関数の極値の周りでしか成り立ちません。なんですが、半導体では、普通、価電子帯の中で一番エネルギーが高い電子(ポテンシャル関数が極大値を取るところ)と、伝導帯の中で一番エネルギーが低い電子(ポテンシャル関数が極小値を取るところ)、にしか興味がないことが多いので、たいていうまく行ってしまいます。

有効質量は、ほんとの質量とは全く別物です。
正孔だけではなくて、電子の有効質量も、電子の本当の質量とは、ほとんど関係ないです。

もし、電子が真空中に1個だけ、あって、そこに電界をかければ、ニュートンの古典力学では、
F=qE = ma (q:電子の電荷、m:電子の質量、a:加速度)
という運動方程式になります。

ところで、半導体では、結晶を考えています。
結晶っていうのは、原子が周期的にたくさん並んでいるものです。
この結晶に電界Eをかけたとすると、結晶中の電子(伝導電子)は、電...続きを読む

Q有効質量について教えてください。

「有効質量」は「質量」とどう違うのでしょうか?

また、「有効」の意味は何なのでしょうか?

Aベストアンサー

siegmund です.

半導体では,電子の波動関数がブロッホ関数になっていて,
エネルギーεと波数 k の関係ε(k)が自由粒子の時とは違います.
自由粒子なら
(1)  ε0(k) = (h/2π)^2 k^2 / 2m
です.
h はプランク定数,m は電子の質量.
で,(1)から
(2)  1/m = (2π/h)^2 {d^2 ε0(k) / dk^2}
ですね.
これを半導体中の電子にも適用して
(3)  1/m* = (2π/h)^2 {d^2 ε(k) / dk^2}
で有効質量 m* を定義しています.

もちろん,他のやりかたでもεと m を結びつけることはできるわけですが,
運動方程式など作ってみると,(2)の定義が妥当であることを示すことができます.
詳細は後述の参考書などごご覧下さい.

一般には,半導体のバンドは異方的なので
(4)  (1/m*)μν = (2π/h)^2 {d^2 ε(k) / dkμ dkν}
で有効質量が定義され,テンソル量になっています.
μ,ν = x,y,z です.

特定の電子の速度などが測定できるわけではありませんから,
運動方程式から直接有効質量を測定しようというのは無理です.
半導体中電子の有効質量を測定する手段として有名なのは,
サイクロトロン共鳴,ド・ハース‐ファン・アルフェン効果などが有名です.

有効質量の考え方はバンド構造と共に半導体の基本ですから,
マスターされるようにおすすめします.
今,手元には半導体の専門書が見あたりませんが,
キッテルの「固体物理学入門」にはある程度記述があります.

siegmund です.

半導体では,電子の波動関数がブロッホ関数になっていて,
エネルギーεと波数 k の関係ε(k)が自由粒子の時とは違います.
自由粒子なら
(1)  ε0(k) = (h/2π)^2 k^2 / 2m
です.
h はプランク定数,m は電子の質量.
で,(1)から
(2)  1/m = (2π/h)^2 {d^2 ε0(k) / dk^2}
ですね.
これを半導体中の電子にも適用して
(3)  1/m* = (2π/h)^2 {d^2 ε(k) / dk^2}
で有効質量 m* を定義しています.

もちろん,他のやりかたでもεと m を結びつけることはできるわけですが,
運...続きを読む

Qアルミの筒を最強磁石がゆっくり落ちる理由

僕は大学生です。
今、大学で某企業が開発したネオマックス(世界最強永久磁石)をつかった実験をしています。
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この原理が分かる人は回答をお願いします。

Aベストアンサー

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この電流はフレミングの左手の法則で磁石を上に押し上げようとします。
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重さが同じなら強い磁石ほど落ちるのが遅くなるはずです。

この原理は確か、リニヤモーターカーのブレーキにも使われていたと思います。

QAM変調波の変調度について

AM変調波の変調度はhttp://as76.net/emv/am_mod.phpで示されているように
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どうしてこのように求められるのでしょうか?
どなたかご教授願います。

Aベストアンサー

昔、ほかの方に回答したものです。
記号が違いますが、分かるかと思います。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6197028.html

Q変調率の求め方が

変調率の求め方が
m=Am÷Ao×100%

m=(A-B)÷(A+B)×100%
になることを計算で証明してください。
お願いします。

Aベストアンサー

図がないので分かりにくいですが、用意いたしました。
きっとこんな感じです。

図(c)の波形を良く見てください。
m=Am/A0をAとBを使って表せばいいです。(×100%は以降省略します。)

Aは、(A0+Am)×2となっているのはすぐ分かりますね?
A=2(A0+Am)

Bは、ちょっと難しいですが、(A0-Am)を2倍しています。
B=2(A0-Am)

ここで、そもそもAm/A0を求めたいので、何とかしてAmとA0をAやBを使って表したいですね。
そこで、あらかじめこれを計算しておきます。

A+B=2(A0+Am)+2(A0-Am)
=4A0
A0=(A+B)/4 ・・・(1)式

A-B=2(A0+Am)-2(A0-Am)
=4Am
Am=(A-B)/4 ・・・(2)式

したがって、
m=Am/A0は、(2)式÷(1)式
m=(A-B)/(A+B)


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