Japanese / English

D0300600

光化学

Photochemistry

開講部

工学部

開講学科

応用化学科

開講学年

3年次

開講時期

後期

単位数

2

単位区分

選択

系列区分

専門

講義区分

講義

教育目標

教授今林慎一郎この先生のアンケート一覧を参照

授業の概要

 光化学は光が生体や物質に作用したときにそれら物体にどのような変化(反応)が引き起こされるかを扱う学問であり、それら変化の本質を分子レベルで理解することが目標である。出発点である物質(分子)による光吸収や光吸収によって起こる現象、光吸収に続いて起こる光化学の素過程を学習することが中心であるが、光化学反応(光吸収によって起こる反応)と熱活性によって起こる反応の差異についても理解したい。また、太陽光エネルギーの利用例として光合成、光触媒、太陽電池についても学習する。
 現在、地球環境に配慮し、温暖化を進行させない技術開発が求められている。太陽エネルギーの利用はそれを可能にする有効な手段であり、その基礎を理解するためにも光化学の学習は重要である。

授業の目的

光化学の基礎である物質(分子)による光吸収や光吸収によって起こる現象、光吸収に続いて起こる光化学の素過程や、光化学反応と熱活性によって起こる反応の差異についても理解したあとで、太陽光エネルギーの利用例として光合成、光触媒、太陽電池についても学習する。

達成目標

1.光化学に登場する用語を正しく理解できる。
2.物質による光吸収、すなわち光と物質(分子)の相互作用について理解できる。
3.分子のエネルギー状態図および光吸収に続いて起こる光化学の素過程を理解できる。
4.光化学反応(光吸収によって起こる反応)と熱活性によって起こる反応の差異を理解できる。

授業で使用する言語

日本語

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.波としての光、粒子としての光
・光の波長、エネルギー、
・いろいろな光源 -波長分布、エネルギー−
・光を当てると何が起こるか?
・光反応の特徴(熱反応との違い)
・シラバスを確認する。
・「化学分光学」で学習したことを復習する。
2.波としての光の特性
・偏光  旋光性
・散乱(レイリー散乱、ミー散乱)
・反射と屈折
・回折、干渉
・物質の色: 吸収に基づく色、干渉(反射)に基づく色、散乱に基づく色、目の構造と視覚
第1回の学習内容の復習しながら、第2回の授業で実施する演習問題を解く
3.光吸収
・光吸収の表現方法: 吸収と透過、Lambert-Beerの法則
・吸収スペクトル
第2回の学習内容の復習しながら、第3回の授業で実施する演習問題を解く
4.物質におけるエネルギー準位
・分子の回転、振動と光吸収
・分子の電子状態と光吸収
第3回の学習内容の復習しながら、第4回の授業で実施する演習問題を解く
5.分子の電子状態: 分子軌道と電子配置
・分子軌道法 結合性軌道、反結合性軌道、非結合性軌道
・電子配置と電子状態
・1重項状態と3重項状態
第4回の学習内容の復習しながら、第5回の授業で実施する演習問題を解く
6.分子と光の相互作用
・光化学の素過程と時間スケール、Kashaの法則、Jablonski図
・発光、励起寿命
・分子と光の相互作用
第5回の学習内容の復習しながら、第6回の授業で実施する演習問題を解く
7.光吸収の詳細な理解
・光吸収の強弱−遷移と選択則−
・光化学第一法則、第二法則
・量子収率
第6回の学習内容の復習しながら、第7回の授業で実施する演習問題を解く
8.光化学反応(励起分子)の特質 
・光を試薬と見たときの特徴
・光反応と熱反応の違い
第7回の学習内容の復習しながら、第8回の授業で実施する演習問題を解く
9.光エネルギー変換(1) 
・太陽光の利用
・光合成
・第8回の学習内容の復習しながら、第9回の授業で実施する演習問題を解く
・「酸化的りん酸化」と「光りん酸化」について、概要および両者の違いを調べる
10.光エネルギー変換(2)
・半導体の基礎
・シリコン系太陽電池
・第9回の学習内容の復習しながら、第10回の授業で実施する演習問題を解く
・太陽電池の種類について調べる
11.光エネルギー変換(3)
・有機系太陽電池
・光触媒
光触媒がどのような分野で使用されているかを調べる
12.成層圏大気における光化学と代替フロン光触媒とその利用 ・第11回の学習内容の復習しながら、第12回の授業で実施する演習問題を解く
・「オゾンホール」とは何か、どのような害があるか を調べる
13.フォトリソグラフィー、光記録、表示・ディスプレー フォトリソグラフィーとは何かを調べる
14.問題演習 第2〜12回までにやった演習問題を復習する
15.期末試験とその解説 第1〜14回のプリントを見直し、学習内容の復習する。

評価方法と基準

レポートあるいは演習(数回)40%、期末試験60%を100点とし、総合得点60点以上を合格とする。

教科書・参考書

教科書は特に定めず、毎授業においてプリントを配布する。自習のための参考書として下記の図書を挙げる。
 1)長村利彦 著 「化学者のための光科学」(講談社)
 2)杉森彰 著 化学新シリーズ 「光化学」 (裳華房)
 3)山内淳 著 新・物質科学ライブラリ「基礎物理化学I−原子・分子の量子論−」(サイエンス社) 
 4)井上晴夫・高木克彦・佐々木政子・朴鐘震 共著 基礎化学コース 「光化学1」 (丸善)

履修登録前の準備

高校物理および3年前期までに学習する物理化学系科目の基礎を理解していること

学習・教育到達目標との対応

1.(A)確かな基礎と化学の専門知識に基づいて問題を解決する。

オフィスアワー、質問・相談の方法

授業や会議、特に忙しい時以外はいつでも。出来る限り、メール(s-imaba_sic.shibaura-it.ac.jp _部は@に変える)でアポを取ってから来てください。
メール(s-imaba_sic.shibaura-it.ac.jp _部は@に変える)での質問はいつでもどうぞ

環境との関連

環境関連科目 (環境教育割合20%)

地域志向

地域志向ではない科目

社会的・職業的自立力の育成

対人基礎力を育成する科目

アクティブ・ラーニング科目

能動的な学修への参加を取り入れた授業が1コマ分以上

授業の到達目標と各学科の学習・到達目標との対応


最終更新 : Thu Jun 09 08:57:52 JST 2016