2014-12-13

電磁波、それは君が見た光子

■はじめに
この記事は物理学アドベントカレンダー 2014の12日目です。
前回はaetos382さんの粒子と反粒子でした。

今回のテーマは光です。

光とは光子であり電磁波でもあります。
粒子と波動の二重性をもつということですね。
光は偏光もかけられるし、二重スリット実験では干渉して波動性を示し、
光電効果では光のエネルギーが振幅ではなく周波数に依存して粒子性を示すのです。わけがわかりませんね。

$E=h\nu$
E：エネルギー [J, eV]
h：プランク定数 [Js]
ν：振動数 [1/s, Hz]

$c=\lambda\nu$
c：光速 [m/s]
λ：波長 [m]
ν：振動数 [1/s, Hz]

$K=1/\lambda$
K：波数 [1/cm, cm^-1]
λ：波長 [m]

$E=kT$
E：エネルギー [J, eV]
k：ボルツマン定数 [J/K]
T：温度 [K]

ここで４式をまとめることができます。
$E=h\nu=h\frac{c}{\lambda}=hcK=kT$

この式から言えることとして
光のエネルギーは、
光の周波数に依存するし、
光の波数にも依存し、光の波長にも依存し、
黒体輻射の温度にも依存するということが言えます。

また、h：プランク定数、c：光速、k：ボルツマン定数と定数であり、
ほぼ光のエネルギーは周波数か、波数か、波長か、または温度で表せるとも言えます。
例：12 [meV] = 3 [THz] = 100 [μm] = 100 [cm^-1] = 144 [K]

Photon energy = Frequency = Wavelength = Wavenumber = Temperature

この関係式をはじめてみたとき、

エネルギーと波の性質（周波数・波長・波数）と温度が

一つの関係式としてまとめれてしまったことに

私はひどくおどろきました。
そしていまだに腑に落ちないというか、腑に落ちない話でした。

余談として、ここから量子についてや

ドブロイ波とつづけて物質の粒子と波動の二重性をもつことや

不確定性原理や小澤の不等式につなげていくのかな、と。

説明できる気がしませぬが。

■参考

http://ja.wikibooks.org/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%8C%96%E5%AD%A6/%E5%85%89%E3%81%AE%E6%B3%A2%E5%8B%95%E6%80%A7%E3%81%A8%E7%B2%92%E5%AD%90%E6%80%A7

http://www.ravco.jp/cat/view.php?cat_id=5851&PHPSESSID
http://homepage3.nifty.com/rikei-index01/ryousiriki/yangu.html
http://web.canon.jp/technology/s_labo/light/001/11.html
http://www.th.phys.titech.ac.jp/~muto/lectures/QMI10/QMI10_chap01.pdf

*1:青雲、それは君が見た光

2014-11-25

ベルト型モバイルバッテリーを作ってみた

ベルトにリチウムコイン電池を組み込んだウェアラブルモバイルバッテリーです。

試しに装着するとこんな感じで、出力からLEDを光らせてます。

スマートハウスハッカソン／笑いのある生活の懇談会で雑談したアイデアを作ってみました。GUGEN2014に応募申請中です。受理されました、あと動画撮ります。アップしました。

ベルト型モバイルバッテリー | GUGEN2014

ベルト型モバイルバッテリーを作ってみた - YouTube

◆Point

・常に身に付けるのもののため忘れることがない
・構造が簡単で作りやすい（デザインと同化できるとおもしろそう）
・1次電池、EDLCなどに置き換えることが可能　（入出力回路はそれぞれ設計し直す必要がある）

◆Future Work

・回路の一枚化・より小型化、出力スイッチの追加（利便さの向上）

・充電状態、充電残量表示のLEDの追加（利便さの向上）
・Qiなどの無線給電へ対応（利便さの向上）
・入力電流、出力電流の最大値の向上（より早い充電、給電のため）
・セルバランス回路の追加（安全性向上のため）

※折り曲げ可能な２次電池は少ない（ある？）ので、ベルトの構造上と容量を増やすため、複数のセルを扱う必要がある。複数のセルを使用しつつ、安全性を向上するにはセルバランス（パッシブ方式？アクティブ方式？）の回路を追加する必要がある
・出力可能電流の向上または急速充電回路化（D+, D-に抵抗追加）

折り曲げられる電池はある模様。

曲がるリチウムイオン電池、半導体エネ研が開発　　：日本経済新聞

サムスンSDI、曲がる電池を世界初開発 - MK Japanese News List | 每日経済新聞

エネルギー技術リチウムイオン電池：電池もウェアラブルな時代に？ SELが曲がるバッテリを披露 - EE Times Japan

積水化、曲がる大容量リチウム電池を来年にも出荷－茨城に設備:日刊工業新聞

※Xperia GXは充電ランプと電池マークが付いたが、普段充電する時に付く電池マークに電気マークが付かず。iphone 5cは充電できず高周波が出ていた。出力電流が不足しているのか、またはD+, D-に電圧をかけた方が良いのかもしれない。

2014-10-14

モーター駆動回路の作成

http://chicklab.blog84.fc2.com/blog-entry-54.html
の回路を参考にモーター駆動回路を作成した。

オシロスコープで出力確認してたら、
OUT1-OUT2間の負電圧が出力されなかったり
たまに出力されたりしてはまった。

最初はTA7291PのVccのつなぎ忘れだったが
TAMIYAのダブルギアボックスを動かすために電源系を3.3Vにしていて
TA7291Pの動作電圧は4.5V〜だったり、
PEW線の配線ミスかで電源系がショートしていたり、
入力電源をRaspberry Piから利用してたのをスマホ用miniUSB電源や自作電源に変えたり、
PEW線をビニル線に入れ替えたり（念のため）、
GND強化してみたり（念のため）
Vs（8pin）とVcc（7pin）をつなぎ間違えたり、
保護回路を疑ったり、はまりつくした。

オシロスコープで出たり出なかったりしたのがなぜかわからないが、
入力電源を分岐させてたブレッドボードとワイヤの接触不良？と思われる。

適当に配置したので配線ぐちゃぐちゃで
回路図も見づらい。練習が必要。

■参考
http://chicklab.blog84.fc2.com/blog-entry-54.html
http://d.hatena.ne.jp/nisuseteuryalus2/20101217/1292539369

2014-10-12

メモ：Raspberry piの仮設定

Raspberry piをethernetでルータと接続し、
ノートPCと無線LANでルータと接続し、
sshでRaspberry piとノートPCをつないで操作する。

起動画面に出たIPを使う。
例：ssh pi@192.168.xxx.xxx

■接続しやすくするために固定IPにする
/etc/network/interfacesを編集する。
例：sudo nano /etc/network/interfaces

#でコメントアウトできる。
例：
#iface eth0 inet dhcp
iface eth0 inet static
address 192.168.11.63
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.11.1

■参考
http://www.hiramine.com/physicalcomputing/raspberrypi/setup_staticip.html

auto lo
はlo（デバイス名）を自動起動する。
iface lo inet loopback
はloにloopbackアドレス（127.0.0.1）を割り当てる。

■参考
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1098143255

■ディスプレイの解像度の調整をする
/boot/config.txtを編集する。
変更の都度、再起動して調整した。もっと良い方法があるのかな。

接続したディスプレイに合わせて、
以下、５点を変更、追加した。

overscan_left=32
overscan_right=32
overscan_top=32
overscan_bottom=32

hdmi_mode=9

■参考
http://elinux.org/RPiconfig

2014-10-12

メモ：USB 2.0 Ethernet Adapter（AX88772）のドライバー

東映無線で買ったUSB 2.0 Ethernet Adapter（AX88772）のドライバー。

http://www.asix.com.tw/products.php?op=pItemdetail&PItemID=86;71;101&PLine=71

AX88772A、B、Cかわからないけどとりあえずインストール。

Mac OS X 10.9.5で認識しない？GuideみたいにInterfaceにUSB Ethenetの表示がでない。CD-ROMの中、見るか。

8cm CD-ROM、穴を固定できるドライブじゃないといけないのがなぁ。

千石でも売ってた。

2014-10-12

TTL、CMOS、RS232Cレベル

項目　　　　　　／TTL　／C-MOS ／RS232C
出力電圧 V_OH　／〜 3.3V／〜 5.0V／〜 15.0V
出力電圧 V_OL　／〜 0.2V ／〜 0.0V／〜 -15.0V
しきい値 V_thH　／〜 1.3V／〜 2.5V／~ 3.0V
しきい値 V_thL　／〜 0.8V ／〜 2.5V／〜 -3.0V

■参考
http://www.yonago-k.ac.jp/denki/lab/nitta/lecture/E3_digital/note/note30.pdf
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2008/tr0801/0801furoku.pdf
http://www.geocities.co.jp/HeartLand-Tachibana/9059/otasuke/thresh.htm

（5）禁止事項

CMOSの場合、特別に対策がしてある部品を除けば、未使用
入力ピンをオープン状態で使用すると壊れることがあります。
必ずHかLに固定しないといけません。

TTLの場合はオープン状態でも特に問題ありません。
一般的に、オープンにしておくとHレベル入力として判定する
部品が多いようです。

■参考
http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n129040