ボーア原子モデルシミュレーター

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ボーア原子モデルシミュレーター

ボーア原子モデルシミュレーター

「bohr-atom-simulator」は、ボーアの原子模型を3Dで視覚化し、電子配置や元素の特定、イオン状態の判定まで行う学習用の小規模プロジェクトです。Three.jsを用いたアニメーションで、原子の構造を直感的に理解できる設計となっており、化学の基礎理論を実践的に学ぶのに役立ちます。

https://github.com/bonifacio-pedro/bohr-atom-simulator

概要

「bohr-atom-simulator」はボーアの原子模型を元にした学習支援用のシミュレーターアプリケーションです。電子の軌道配置を3Dで表現し、原子番号（陽子数）から元素を特定、さらにイオンであれば陽イオンか陰イオンかを判別します。Three.jsによるアニメーション描画が特徴で、原子構造の視覚的理解を促進します。理論はJohn C. Kotzらによる一般化学の教科書を参照しており、化学教育や入門者の理解補助に有用です。

GitHub

リポジトリの統計情報

  • スター数: 1
  • フォーク数: 0
  • ウォッチャー数: 1
  • コミット数: 2
  • ファイル数: 8
  • メインの言語: JavaScript

主な特徴

  • ボーア原子模型の電子配置を3Dアニメーションで表現
  • 原子番号から元素名を自動判別
  • イオン状態（陽イオン・陰イオン）の判定機能
  • Three.jsを活用した直感的なビジュアル表示

技術的なポイント

本プロジェクトの最大の特徴は、Three.jsを用いた3D描画による原子構造の視覚化です。ボーア模型では、電子は特定の軌道（電子殻）に存在し、それぞれの軌道上に決まった数の電子が配置されます。このシミュレーターは、電子の軌道数・電子配置の規則性をコード化し、原子番号に応じて正確な電子配置を自動生成します。ユーザーが入力した陽子数（原子番号）に基づき、対応する元素の名前と電子配置を画面に表示。さらに、電子数が陽子数と異なる場合はイオンとして判別し、陽イオンか陰イオンかを判定します。

描画部分ではThree.jsの基本要素であるシーン、カメラ、ライトを設定し、原子核と電子軌道を球体やリングで表現。電子は軌道上をアニメーションで回転し、動的にその存在を示します。これにより、静的な図解では理解しづらい電子の運動イメージを視覚的に把握可能です。JavaScriptのモジュール構成はシンプルで、描画ロジックと原子データの管理が分離されているため、拡張性・保守性も確保されています。

理論面では、John C. Kotzらの「General Chemistry and Chemical Reactions」を参考に、ボーア模型の基本原理と電子配置の規則を忠実に再現。教育用なので専門的な量子力学的解釈は簡略化し、理解しやすさを重視しています。UIは最小限の入力インターフェースで操作性がよく、学生や化学入門者が気軽に原子構造の学習を行える設計です。

また、コードはJavaScriptベースでブラウザ上で動作するため、環境構築不要で即時利用可能。軽量ながら視覚的な情報量が多く、化学教育の補助教材としてのみならず、プログラミング学習教材としても活用できます。3Dグラフィックスを用いた科学シミュレーションの入門例としても価値があります。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

  • .gitignore: Git管理除外設定ファイル
  • LICENSE: ライセンス情報
  • README.md: プロジェクト説明書
  • example.png: アプリのスクリーンショット例
  • index.html: メインのHTMLファイル、アプリの起点
  • main.js: アプリのロジック・描画処理を実装
  • styles.css: 基本スタイルシート
  • atomData.js: 元素データと電子配置の定義ファイル

まとめ

ボーア模型を3Dで直感的に学べるシンプルかつ実用的な教育ツール。

リポジトリ情報：