結晶成長の計算機実験
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概要
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物質の原子観を養うことは科学教育の一つの大切な目標であろう.しかしながら,日常の直接体験を通してはなかなか形成され難い.結晶成長は比較的容易に観察,実験することができ,又興味のもたれる現象であるので,そのメカニズムを原子論的イメージで理解させるための計算機実験による結晶成長のシミュレーションを試みた.又それが学習者に視覚的に印象づけられるようにビデオフィルムにおさめた.結晶成長の原子論的モデルは次のような考え方によった.(1)容器の中でランダムな運動している多数の粒子.(2)粒子の規則正しい配列である結晶.(3)結晶表面に粒子を付着させる力の場.(4)粒子の性質や結晶表面の粒子の配列の様子によって異なる力の場.(5)付着した粒子の結晶表面上でのランダムな運動,(6)表面を運動する粒子が固定されて結晶となるためのさまざまな条件.(7)初期条件として与える種子となる小さな結晶あるいは下地の結晶表面.以上のようなモデルの下で粒子の運動をダイナミックに計算機で追ってゆく.計算機実験の結果は成長してゆく結晶の形や様子が粒子の運動を支配するミクロな規則によってさまざまに変ることを示した.
- 日本物理教育学会の論文
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