実験・自由研究のおすすめ2020|簡単おもしろ科学、化学、理科、工作のネタ帳

夏休み冬休みの宿題に役立つ、身近な材料を使って簡単にできる実験や自由研究の各テーマを紹介しています。なぜを楽しくおもしろく科学の不思議を探検しましょう。

中学生向け

放射線を検出する実験

更新日:


研究の動機
放射線は見ることも聞くことも匂いを嗅ぐこともできないの?
原子力発電所が爆発した時どうしたの?

放射線を数えるセンサー、ガイガーカウンター

家庭にある身近な物でつくってみませんか。

ガイガーカウンターは、1928年にドイツの科学者ガイガーが発明した放射線の数を数える装置です。身近な物を使って、このガイガーカウンターと同じ働きをするセンサーをつくり、目に見えない放射線をキャッチしてみましょう。

グローランプを分解して露出させた金属部分を、フィルムケースで作ったセンサーに近づけると、グローランプから出ている放射線を感知して、ラジオからバチバチと音がします。このセンサーは右上の写真のように、フィルムケースの真ん中に立てた銅線と内側に巻いた紙が、それぞれ静電気をためた電気コップにつながっており、高い電圧がかかっています。フィルムケースの中にはライターのガスを封入しておきます。このセンサーに放射線が通ると、放射線がガスの分子にぶつかって放電を引き起こし、電磁波を生じます。この電磁波がラジオに受信されてバチバチという音になるのです。

放射線は、不安定な原子核が安定した形になろうとするときに放出する粒子などのことです。宇宙から地上に降ってくる宇宙線のように、放射線は自然界にも私たちの身の回りにもさまざまな形で存在しています。
仕組み

準備するもの

準備するもの
電気コップの材料

  • アルミホイル
  • ペン
  • はさみ
  • プラスチックコップ(スチロール樹脂製のハードタイプ、3個)

本体の材料

  • フィルムケース(2個)
  • リード線(30センチぐらいのものを2本)
  • セロハンテープ
  • カッター
  • 画びょう
  • 瞬間接着剤
  • 消毒用アルコール
  • 綿棒
  • ライター
  • ラップ
  • 輪ゴム
  • AMラジオ
  • 塩ビ棒
  • キッチンペーパー
  • グローランプ(蛍光灯の点灯を助ける小さな点灯管。この実験では、ケースを外し、中のガラス管を割るなどして取り除いて、金属部分を露出させて使います)

実験

実験
1.まず電気コップを作ります。
プラスチックコップに切れ目をいれ、口と底を切り落とし、切り開いて扇形を作ります。これを型にして、アルミホイルに印を付けます。

2.アルミホイルで同じ扇形を2枚作り、このアルミホイルをプラスチックコップに上から1センチくらいずらして巻き、テープで留め、下にはみ出た分も、コップの底に折りたたんで留めます。これを二つ作ります。

3.次に10センチ幅ほどのアルミホイルを幅1センチに折りたたんで、長さ20センチくらいの板状にします。これを写真のように曲げて、両端を重ねたコップの間に挟み込みます。ここが集電板となり、塩ビ棒で起こした静電気を受けて、コップにためることができます。

本体の作り方

1.フィルムケースの底をカッターで落とし、筒状にします。この筒のフィルムケースのふたの真ん中に、それぞれ画びょうで穴を開けます。側面にも同じように画びょうで穴を開けます。

2.リード線の被覆を10センチほどむき、中の銅線を1本だけ残して他は切り落とします。

3.この銅線を、穴を開けたふたの外側から通して、出た部分を半分に折り曲げ、折り曲げた部分をつぶさないように軽くよじります。銅線がふたから外れないように、被覆とふたを瞬間接着剤で留めます。この銅線がプラス極になります。

4.もう1本のコードの被覆を1センチくらいむいて、筒の側面の穴に通し、筒の中で銅線を広げて、筒の内壁にはわせます。

5.筒に銅線を留めたふたをつけ、筒の内側を綿棒を使ってアルコールで拭き、汚れを取ります。筒の内壁一周の長さで2センチ幅に切った紙を、筒の内壁にはわせた銅線と接触するように筒の中に沿わせます。この紙がマイナス極になります。

6.この中にライターのガスを2~3秒分入れます。ケースにラップでふたをし、輪ゴムで留め、余分なラップは切り取ります。

7.ラップでふたをした側を上にして、もう一つのフィルムケースに乗せてテープで固定します。センサー部を絶縁するためです。

8.リード線の反対側を2センチほどむいて、マイナス極のリード線を電気コップの内側(コップとコップの間)に挟み込み、プラス極のリード線を電気コップの外側のアルミにテープで留めます。塩ビ棒をキッチンペーパーでこすって静電気を起こし、電気コップのアルミ板部分に送り込みます。フィルムケースのそばに、ラジオをチューニングを外して置き、センサー部にグローランプを近づけると、ラジオからバチバチと音がします。音の数だけ放射線が通ったのです。

まとめ

まとめ

身近な物でも放射線を出すものがあるんだと分かった。放射線はガスの分子にぶつかって放電を引き起こし、電磁波を生じることが分かった。
文献で調べると、蛍光燈のグローランプの中には、微量の放射性同位元素プロメチウム-147が塗布されていて、これから出るβ線の 電離作用によって放電がすばやく起こり、蛍光灯が点灯しやすくなっているそうだ。
また、煙感知器には、アメリシウム-241が使われている。アメリシウムから放射されるα線の電離作用によって、小さな 隙間に電離電流が流れている。ここに煙が入ってくると流れる電流が小さくなるので、火災による煙を検知することができるそうだ。
さらに、キャンプに使うランタンの芯にするマントルでもトリウムから放射されるα線の電離作用が観測できるそうだ。
加えて、ラジウム鉱石も売られていて、ラジウムから放射されるα線の電離作用が観測できるそうだ。

参考にしたURL:https://site.ngk.co.jp/lab/no18/index.html

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