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物理五輪　灘高生２人が「金」　日本人で初

　文部科学省は二十二日、高校生などを対象にイランで開かれていた「第三十八回国際物理オリンピック」で、灘高（神戸市）三年の高倉理さんと同二年の村下湧音さんが金メダルを獲得したと発表した。日本からは二回目の参加で、金メダルは初めて。
　麻布高（東京都）三年の増田賢人さんと筑波大駒場高（東京都）三年の森田悠介さんが銀メダル、大阪星光学院高三年の西口大貴さんが銅メダルを獲得、出場した五人全員が受賞した。
　また、日本から四人が参加しカナダで開かれていた「第十八回国際生物学オリンピック」でも、フェリス女学院高（神奈川県）二年の浜崎真夏さんが銀メダル、筑波大駒場高三年の仮屋園遼さんと奈良工業高専三年の竹内準二さん、愛知県立岡崎高三年の本多健太郎さんが銅メダルを受賞した。
（神戸新聞）

これは実に嬉しいニュースです。
スポーツの分野での日本人の活躍も嬉しいですが、このような学問の分野での活躍も嬉しいものです。
今年（2007年）の戦績は、 金２人　銀２人　銅１人という、輝かしいものです。
ちなみに、昨年（2006年）は、 銀１人　銅３人　褒賞 １人でした。

国際生物学オリンピックでも、日本人が活躍しているとのこと、実に頼もしいですね。

以前、ブログの記事で、理科離れを防ぐために　というトピックスを書きましたが、いわゆる「理科離れ」が進んでいる中、科学技術立国たる日本にとっては、理科への興味がある次世代を担う人材を育てていかなければ、日本も成り立っていかなくなるでしょう。

冒頭記事の国際物理学オリンピックとは・・・・
オリンピックには、出場国各国５人の選手が出場します。
オリンピックで出題される問題は、「理論の部」及び「実験の部」の二つの分野があり、出題内容は大学院入試レベルの高度な問題が出題されます。
試験時間は、「理論の部」では３問を５時間かけてじっくりと解くことになります。

詰め込み教育では解答できるものではなく、普段から電気製品を分解したり、自然観察をしたり、気象観測を行ったりといった理科的発想や、科学的判断をもって事象に接していないと歯が立たないものといえます。

逆に、そういうことに興味がある子どもたちには、とても面白く解きがいのある問題です。

どんな問題が出題されているのか、昨年の問題うちの一つをご紹介します。
デジタルカメラで撮影した画像についての問題、それを使ってポスターを作る場合、どれくらいの解像度で印刷すると適切なのか・・・・・・・実践的で面白い問題です。
写真工学や、印刷理論を習得されたかたには常識かもしれませんが、こういう内容の問題を無の状態から考えて、解答を得ることができるかどうか、ひらめきが求められる良い問題だと思います。

デジタルカメラでは、スチールカメラでのフィルムの位置にＣＣＤチップが設置されており、レンズで縮小された像が記録される。一辺の長さ　L=35mmの正方形をしたＣＣＤチップを考える。それは Np=5Mpix (1Mpix=10の6乗pixels)　のピクセル（画素）を持っている。つまり、√Np ×　√Np のピクセルをもっている。このカメラのレンズの焦点距離は　f=38mmである。　Ｆ値と呼ばれる絞り値(2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22)がレンズには書かれているが、それをF#と表記し、それはレンズの焦点距離fと絞りの直径Dとの比　F#=f/D　で定義される。
　

（１）絞りを最大にしたレンズで得られるCCDチップ面における最良の空間分解能Δx minを求めよ。その答えを光の波長λとF値を用いて表せ。またλ=500nm としたとき、その数値を計算せよ。
（配点1.0点）

（２）上で求めた最良の分解能に対応する大きさのピクセルを持つときの画素数Nを　Mpix単位で求めよ。（配点0.5点）

（３）写真家は、ときとして最小の直径の絞りでカメラを使って写真をとろうとする。いま、ピクセル数Np=16MpixでＣＣＤチップのサイズおよびレンズの焦点距離が上に与えられた値のカメラがある。画像の品質が光学的に制限されないための最小のF値を求めよ。（配点0.5点）

（４）人間の眼の角度分解能はおよそφ=2 arcsec である。また、普通のプリンターは、300dpi (dots per inch)の細かさでプリントアウトする。このとき、プリントアウトされた画像を眼から距離Zだけ離してみると、画像中のドットが分離して見えなくなる。その最小の距離Zを求めよ。(配点0.5点）

データ　1 inch=25.4mm 　 1 arcsec=2.91×10のマイナス4乗
　

答えをここにおいておきます。（マウスを左クリックしながらなぞると答えが見えます）
↓

（１）Δx min=1.22×10のマイナス6乗 m
（２）823 Mpix
（３）F#=11
（４）Z=1.45×10のマイナス1乗 m

一言コメント
デジタルカメラって、画素数が多ければいいとは必ずしもいえないし、大判ポスターを作成するときも解像度はそれほど求められない・・・そういう様々なことがわかります。面白いですね。