2018年5月12日土曜日

ガラス板1枚で1つだけ偏光を取り出す

 はうでぃ.
 今日はレーザー光源から一部の偏光の光を取り出す実験の話です.
 特定の偏光をカットする物として偏光板が有名です.偏光板を通すことである方向の偏光の光のみを通すことができますが,これを偏光板なしで行う方法があります.それは,ガラスに56°の入射角でレーザー光を入射することです.後で述べますが空気より屈折率が高い物質であればガラスでなくとも同じ操作をすることができます(その場合は入射角が変わる).
 とりあえずやってみましょう.ほい.

 レーザー光をスライドガラスに反射させ,偏光板を通じて反射光をスクリーンで観察します.ガラスに反射させることで偏光が一方向になっていれば,偏光板を回転させることで光が通らなくなる場合があるはずです.
 それでは,レーザースイッチオン
偏光板を90°回転させてみる

 偏光板の向きを変えると,上の写真のようにスクリーンに映る光の強度が変わりました.また,もともとのレーザーが含む偏光が既に偏っているので,レーザーポインタを回転させても同様の現象が起こるか確認したところ,やはり同じ結果でした.
 しかし,この条件で暗くはなったもののどうしても完全に光をカットすることはできませんでした.
また,56°以外の角度でも実験してみました.56°で光が暗くなる偏光では他の角度でも暗い傾向がありました.


 ガラスに反射させるだけで偏光の内訳が結構偏ることがわかりました.



 解説
 光を電磁波としてこの実験について考えてみました.電磁波というのは下の図のように,電場が上下に振動しながら進む波動です.実際には電場と垂直に磁場も振動しています.
波動の進行方向を軸として,上下する電場を含む平面がどれくらい傾いているか?というのが偏光です.(要するにどれくらい傾いた状態で進んでいるのか)

 通常,そこらへんにある光は様々な偏光の光を含んでいます.今回の実験ではそれらが混ざった状態の光をガラスに入射させたのでした.ここで,入射した光を以下のようなP偏光・S偏光という2成分に分けて考えてみることにします.


 言葉で説明しづらいですが,S偏光では電場が境界面と平行に振動しています.S偏光を90°回転させたものがP偏光です.この2種類の偏光はいろいろと性質が異なっています.そこで,マクスウェル方程式とか境界条件とかをいろいろいじっていると,P偏光については反射率が0になる入射角が存在することがわかります.それをブリュースター角と呼び,以下の式で求めることができます.

 n1は入射する側の媒質(本実験では空気)の屈折率,n2は透過する側(本実験ではガラス)の屈折率です.簡単な式ですが導出は気絶するほど面倒くさいのでここではやりません.理科年表曰く空気の屈折率は1.0,ガラスの屈折率は1.5くらいということですからそれらを代入してやります.

 ということで,入射角θが56°のときにP偏光の反射率が0になる,つまりP偏光の光はすべて透過してしまうことになります.
 ではS偏光はどうでしょうか.実はS偏光の光はブリュースター角を持ちません.これはP偏光とS偏光とでは反射率の式が違う形をしているためです.P偏光のブリュースター角56°ではS偏光の反射率Rs及び透過率Tsは以下のように求められます.

 ブリュースター角の条件 θb+θt=π/2 を用いました.
 以上よりこの角度ではP偏光は反射せず,S偏光も反射率は14%程度ということがわかります.
 ちなみに釣り用品の偏光グラス(水面下のおさかながよくみえる)はこれを利用しています.

 結論として,ガラスを用いることでP偏光を大幅にカットできていたと思いますが,手持ちの偏光板はどっち向きにスリットが入っているのか忘れてしまったので,「どちらかの向きの偏光が大幅にカットできた」ということにしましょう^^;
 また,どうがんばっても完全に光をカットできない問題については,どうがんばってもよくわかりませんでした.多分古典的な電磁気学ではわからない部分が絡んでいるのだと思います.多分.



 よくある質問
Q.前回の更新から1か月開いてたけどこれだけ?
A.ウン



2018年4月9日月曜日

ハウス「完熟トマトのハヤシライスソース」を食べた

 この前,ハウス食品の「完熟トマトのハヤシライスソース」を購入しました.ずいぶん前からあるハヤシライスのルウです.

 370円くらいだったと思います.
 この1箱あれば10食分くらい作れるようです.今回は1箱分すべて使い,指定の量(箱の裏側に記載)の牛肉・玉ねぎを使用し,さらにマッシュルームも入れてソースを作ってみました.



 オイシェ・・・おいしい.トマトは隠し味という感じではなく,かなり主張が激しいです.トマトがすきな人向けかも.
 今回はルウ1箱分使ってたくさんソースを作ったので完食まで数日かかりました.お肉やマッシュウームにとても合うソースだったので,ごはんを炊くのが面倒な時はソースだけ食べたりしてました.おいしかったです.

 それでは,До свидания.


2018年3月27日火曜日

NT京都2018

 はうでぃ.3月25日はNT京都2018開催ということで24日から京都に行ってました.

 24日は午前中に会場で設営のお手伝いなどしました.午後はかにまるくんひじきくんと一緒に京都水族館へ行きました.おさかなやイルカショーを見て,とても楽しかったです.特にアザラシがかわいかったです.

 NT京都は毎年3月の第3日曜日あたりに開催されるのですが今年は第4日曜日だったので毎年見られなかった京都の桜を見ることができたのも嬉しかったです.

 夕方会場に帰ってみんなでわいわいだらだらびりびりしてました.その時ちょっと撮った作品を少し紹介します.

 かにまるくんの作品,スペクトラムアナライザ.複数の周波数での音の強度をメーターが表示しています.アナログメーターを使っているのがとてもおしゃれ.左に魔剤,奥にアナゴのぬいぐるみが写っている.


 TNKSくんのテスラコイル.左に写っているのがTNKSくん,トロイドの上に乗っているのがおずくんです.素晴らしい放電.

 前日の夜から当日の朝にかけては他の出展者さんたちと一緒に夜なべして工作したり工作について話し合ったりナブラ演算子カードゲームで遊んだり.例年通り.

 
 そして当日,私は屋上でMarx Generatorの展示をしていました.はじめは一段目の昇圧に使うFBTに50Vくらいかけて10cmくらい放電させていましたが,展示開始からわずか1時間でFBTが煙と謎の樹脂を吐いて逝った.素子やICは死ぬだろうと思って替えを用意していましたがFBTは予想外だったので替えがなくて焦りました.修理にあたってFBTをその場で提供してくださった方・技術的アドバイスをくださった方,本当にありがとうございました.
 最終的にFBTへの印加電圧は安全圏の20V程度にしました.MarxGeneratorの放電は4cmとなりましたがその後はかなり安定しており1度ICが逝った程度で済みました.やはり部品に無茶させちゃいかんですな.
屋上の様子.





 来場者の方に撮影して頂いた写真です.
 屋上は晴れているととても明るく,テスラコイルの放電が見えなくなりますがこれの放電は肉眼でバッチリとらえられる明るさでした.ただしカメラでの撮影は難しく,動画での記録でも放電が全く写りませんでした.放電のパルス幅が非常に短く,晴れていてカメラのシャッタースピードが速いから,みたいなことをカメラに詳しい方々が言ってました.いろんな分野の人が集まるのでこういうイベントは本当に楽しいです.

 次の日(26日)は朝会場の片付けを終えてからナルドで時間をつぶして大阪の日本橋に行きました.デジットなどでいろいろ買い物したので今度何か作って遊ぼうと思います.



 来年も開催されたら行きたいです.



2018年3月5日月曜日

銅のジクロロイソシアヌル錯体

 precipitateをずっとpercipitateという綴りだと勘違いしており,検索で勝手に直されるたびに「ここはイギリスか?」と思っていたのですがprecipitateが英米共通の綴りであることを最近知りました.今回はきれいな紫色の錯体を作ったのでそれについてです.
 
 用意したのは酢酸銅水溶液とジクロロイソシアヌル酸塩を含む製品.

 銅イオンの青がきれい!ジクロロなんとかはパイプ洗うやつです.パイプ洗うやつも水に溶かして水溶液にしておきました.熱に弱いらしいので常温で溶かすのですが,水に溶かすと吸熱してどんどん冷えるので,お湯でビーカーを温めながら溶かしました.

 A液とB液がそろったのでいざ,まぜまぜ!出でよ!紫色の沈殿!

 あれ・・・?沈殿できない・・・

 しばらく放っておくと液面に少し紫色の粉っぽいものが浮き始めました.私が見た動画(参考1)では2液を混ぜるとすぐ沈殿が生じていたのですが・・・.とりあえず,時間がかかるようだったので外出して用事を済ませ,帰宅してから様子を見てみました.

 わ!なんか沈んでる!
 少しですが沈殿ができたのでろ過して回収してみました.まだ反応は終わっていないようだったのでろ液はまだ保存してあります.


 ろか装置が適当過ぎるって?イイノイイノ・・・
 沈殿を精製水で2回洗ってろ紙の上で乾燥させましたとさ.



 完成!
 なんか写真だと青っぽいね.でも実物はもっと紫です.

 なぜ反応が遅かったのかが気になるところです.参考にした動画では硫酸銅の結晶を水に溶かしているのに対し,私は酢酸にオキシドールと銅を突っ込んだ溶液をそのまま使いました.これだけで既に ・硫酸銅と酢酸銅との違い ・pHの違い(私が作った溶液は酢酸過剰) ・濃度の違い という3つの疑いポイントが・・・.さらに,私が使ったパイプ洗浄剤は発泡剤が含まれていたため,溶液中に二酸化炭素が大量に溶けていました(シュワシュワいってたョ).これが錯体の形成を邪魔している可能性も考えられます(二酸化炭素が抜けるのに伴ってゆっくり沈殿が形成されていた?).
 条件を変えた実験を行えば何かわかるかもしれませんが今回は時間がなかったので,また気が向いたらやってみようとおもいます.多分.
 
 今回はジクロロイソシアヌル酸塩を用いて錯体を作りましたが,パイプ洗浄剤にはトリクロロイソシアヌル酸塩の製品もあると思います.トリクロロイソシアヌル酸塩でも錯体はできるらしいので(参考2),そっちも試してジクロのほうとの違いを比べてみるのも面白いかもしれませんね.

 とりあえず今回は,きれいな沈殿ができたね,で終わり!


 参考

 (1)TheChemistryShack : Beautiful Purple Copper Complex https://youtu.be/aYprYEYesbs
 (2)Dichlorocyanurate complex salts https://patents.google.com/patent/US3055889





2018年2月19日月曜日

合羽橋✨

 はうでぃ.昨日(2月18日)はFullfull☆Pocketさんのライブがあったので東京にいました.アコースティック回.


 見どころ盛りだくさんで楽しかったです.また行きたい.

 イベントのあとは秋葉で電子部品を買い足してから,浅草の合羽橋道具街に行ってみました.


 食品サンプルのお店がいくつかあって,とても楽しかったです(写真はまいづるさん).食品サンプルだいすき.みてるだけでわくわくするしおなかが空きます.どれもすごくきれいに作られていて感激.
 せっかく来たので,1点購入してみました.


 どう見ても本物.食えそう.お腹空いてる時にこれが目の前にあったら箸でつまんじゃいます.

 まいづるさんのほかにもいくつか食品サンプルのお店がありました.ということでもう一件,元祖食品サンプル屋さんでお買い物.こちらではなんと,自分で作る食品サンプルキットが販売されています.

 今度作ってみます.上手にできるかなあ.
 これ購入したときに店員さんに頂いたこのシリーズの案内?の紙が飲食店のメニューみたいで楽しいです.

 食品サンプルを眺めていたらお腹がすいたので上野駅でハンバーグ食べて帰ってきました.あーおいしかった.



・食品サンプルグッズ専門店まいづる www.maiduru.co.jp/
・自分で作る食品サンプルキット さんぷるん https://www.ganso-sample.com/ec/
・元祖食品サンプル屋 http://www.ganso-sample.com/




2018年1月14日日曜日

還元剤としての過酸化水素

 酸化剤としてよく知られる過酸化水素を還元剤として用い,フェリシアン化カリウムをフェロシアン化カリウムに変える実験を行いました.

 フェリシアン化カリウム(ヘキサシアニド鉄(Ⅲ)酸カリウム,赤血塩)は化学式K3[Fe(CN)6]で表される化合物で,結晶は赤色,水溶液は黄色の塩です.



 また,フェロシアン化カリウム(ヘキサシアニド鉄(Ⅱ)酸カリウム,黄血塩)は K4[Fe(CN)6]で表され,淡い黄色の結晶です.動物の血液や臓器と草木の灰とを混ぜて加熱するとできるらしい.




 左の図がフェリシアン,右の図がフェロシアンです.カリウムイオンの数が違っていますね.中心のでかい塊は同じように見えますが,実は真ん中の鉄の酸化数が異なり,中心の電荷が両者で異なることから,その周りにくっつくカリウムイオンの数が異なっています.中心の鉄の酸化数はフェリシアンでは Fe3+ ,フェロシアンでは Fe2+ となっています.つまり, フェリシアンをフェロシアンに変える場合,還元剤で還元してやればよいことになります.(まあどっちも写真屋で買えるんですけどね.)

 今回実験するにあたって,以下の動画を参考にしました.
 参考にした動画では以下のような反応を用いて還元を行っています.

 2K3[Fe(CN)6] + 2KOH + H2O2 → 2K4[Fe(CN)6] + 2H2O + O2

 しかし手持ちにKOHがなかったので炭酸カリウムで代用しました.多分塩基性にできてカリウムを供給できればなんとかなるだろう,という考え.炭酸カリウムを用いると反応式は以下のようになります.

  2K3[Fe(CN)6] + K2CO3 + H2O2 → 2K4[Fe(CN)6] + 2H2O + O2 + CO2

 おっと,出てくるガスの種類が増えましたね.炭酸塩を用いるので二酸化炭素が出ます.実はこれが問題で,この反応は参考にした動画のようにうまいこといきません(後述).



 反応式ができれば実験開始.フェリシアン化カリウム20.00g,炭酸カリウム4.20g,精製水23g測りとり1Lビーカー中で混ぜました.気体が出る反応では余裕をもって大きめの容器を用いると良いです.

           



 フェリシアン化カリウムは結晶真っ赤なのに水に溶かすと蛍光イエローなのが不思議.
 すべて溶解させた後,オキシドールを添加していきました.40g程度加えたあたりからpH試験紙でpHを確認し,中性になるまでオキシドールを加えました(40~45g程度).酸素と二酸化炭素が出る反応ですから,オキシドールを加えるとしゅわしゅわします.

Before
After


 溶液の色が変わっていることから,確かに何かしらの反応が起こっていることがわかります.
 最後に水を蒸発させて結晶を得ます.加熱して水を飛ばしたいところですが,実は生成物のフェロシアン化カリウム,高温で二酸化炭素と反応します.前述のとおり,本実験では炭酸カリウムを用いているために二酸化炭素が生じ,溶液中に溶けている状態です.この状態で加熱するとせっかく作った生成物が分解して元のフェリシアン化カリウムに戻ってしまう・・・ということで,じれったいですが室温で水が飛ぶのを待つことにします.ビーカーにシリカゲルのパックを洗濯ばさみでひっかけ,ラップをかけて放置.シリカゲルの交換を怠ったため乾燥に3か月くらいかかりました.

 できたものがこちら


 

 なんだこりゃ
 半分くらいフェリシアンに戻ってるように思えます.溶液中に二酸化炭素がいると室温でもじわじわ反応しちゃうみたいですね.やっぱり炭酸塩じゃだめだわ.

 結論
 炭酸塩での代用ダメ,ゼッタイ.

 でも一応目的の反応が起こっているのは確認できたので良しとしましょう.このように,過酸化水素は酸化剤だけではなく還元剤としての性質も持ちます.高校化学の教科書の酸化剤の欄と還元剤の欄両方に過酸化水素がいるのはこういうワケなんですね.
 以上!ベベンッ

 参考
 (1)Chem Player : Convert potassium ferricyanide into ferrocyanide https://youtu.be/QdtSCNe6MA8


2018年1月13日土曜日

キノコの培養に挑戦した

 2017年10月,私はスーパーでとあるキノコを手に取った.

 霜降りひらたけでーす.このきのこはおいしいのでおすすめです.
調理例

 おいしいので,家で育ててみようと思いました.以下のサイト様を参考にさせていただきました.
 http://www.fpri.hro.or.jp/dayori/0411/2.htm
 参考にしたつもりなんですが培地の成分とかは適当で,100均で買った培養土(ココヤシからできてるやつ)と米ぬかを目分量で体積比1:1くらいで混ぜたものを使いました.
 滅菌した器具できのこの組織を適当にちょこっと切り取り,圧力なべで滅菌した培地の真ん中に落としてやれば培地完成.
 

 培地作成から5日後,瓶の中を覗いてみるとふわふわした菌糸?が確認できました.

 培地作成から12日後,だんだんと菌糸が広がっていく様子がみられました.

 17日後

 61日後.これまではただ菌糸が成長してもふもふしていくだけだったのですが,ここでついにキノコっぽい(?)構造ができ始めました.

 78日後.これほんとにキノコなのか?と不安になる.

 79日後.このあたりで急成長.

 81日後.

 ようやくキノコっぽくなってきた!傘やその裏のヒダも確認できました.

 83日後.

 キノコだ!キノコ!やったぜ!!
 よく見ると培地が縮んでいる.

 やったね!致命的なコンタミもみられず,無事キノコを育てることができました.しかしその数日後にキノコは成長をやめ,カピカピカチカチの死体になってしまいました.食べようと思ってたのに・・・

 干しシイタケみたいに水で戻せば食べられるのかな?
 培地はしっかり縮んでました.

 縮んだ培地を見ると,小さな瓶では与えられる栄養が少ないのかなと思ってしまいます.菌体がある程度の大きさから成長しなくなったのはこれが原因かと思います.また,培地に菌を植えてから80日余り,水をあげていませんでした.80日目あたりから菌体が大きくなり,ラップを外して管理していたことで乾燥してしまったと考えられます.
 今回はキノコが枯れるという残念な結果に終わってしまいましたが,適当な設備でも案外ちゃんとキノコができることがわかりました.予想以上に良い結果だったと思います.今後は気が向いたら上記の反省を踏まえて再挑戦してみようと思います.目標は,カエンタケ.

 参考
(1)あなたにもできる?きのこの菌床栽培 http://www.fpri.hro.or.jp/dayori/0411/2.htm
(2)ツキヨタケの人工栽培やってみたかった。 http://www.nicovideo.jp/watch/sm22271122