光のみちすじを考えよう 1

お久しぶりです。

９月１４日に、いつもの東児童館で、実験教室をやってきたので、

そのご報告です。

飛び入り参加で、水戸から、おもしろ理科先生の角田先生にも参加していただきました。

角田先生は、2008年2006年に、東小学校でおもしろ理科先生の授業をやって頂いた方です。

覚えていたお友達もいたね。(^_-)-☆ありがとうございました。

テーマ：光のみちすじを考えよう！　ってことで・・・

当日間際まで、どういう構成にするのか、悩んだ挙句・・・

スタンダードに、「今日やる実験は、中学校にってすぐの理科の授業でやることなんだよ。」

「光のみちすじを見るには、細い光（光線）を用いるのがいいんだ。」ってことで始めました。

 

光のみちすじを見るのは、レーザーポインターや、光源装置を使います。

でもレーザーポインターは危険です。なので、今回は、「ぴかっとライン」
を作って、実験しました。

使ったものはこんなものです。

 

これは、私がお手伝いしている、RikaTan　http://rikatan.com/index.html　の編集委員でもある、

野田さんが考えられたものです。

下記のサイトにあるので、見てくださいね。

http://www2e.biglobe.ne.jp/~shinzo/jikken/pikatto/pikatto.html

野田さんのサイトには、他にもいろいろおもしろいものが
あります。
中学校の先生です。

http://shinzo.jp

ぴかっとラインは、指向角７°のLED（左）を使っています。

私が光のジュースで使うのは、６０°（右）です。http://tsukuba-ibk.com/omosiro/p.html

違いがわかるでしょう？

輝度は、指向角60度の方が高いのですが、野田さんも言われていましたが、

ぴかっとラインに向いているのは、指向角が狭い方だそうです。

黒いのは、配線カバーなのですが、ハンダで熱を加えました。熱湯に入れてもいいかな？

とやってみたのですが、収縮が半田の方がよかったです。

もう一回り小さい径のものでもやったのですが、先が細すぎると逆に、ラインが

見えにくかったようで・・・これがベストかな。野田さんも、いろいろ試行錯誤されて、

ぴかっとラインができたんだろうなと思いました。(^.^)

今回、このぴかっとラインを使って、空気中・水中・空気中⇔水中などを通る時の

光のみちすじや、鏡に当たった時の光のみちすじについて、お勉強しました。

 
観察に使った容器は、これです。いろいろ探しまわったのですが、理科材料屋さん？のはちょっとお高い　！(@_@。

１００円ショップのお化粧用容器は、筒型でいいんだけど、水が漏れるんですよね。

ということで、水が漏れないこの容器にしました。

他の実験にも使えそうなすぐれものです。下記のサイトで買えます。

http://store.shopping.yahoo.co.jp/online-pac/a5bfa5a4a5.html

 

最初は、四角い容器でいいかな？って思ったのですが、やはり丸の方が、反射の仕方がいいです。

ただ、水に光を当てても、光のみちすじは見えません。

光は、なにかに当たれば、その当たったものが見えるので、水中や空気中に、当たるものを

入れとかないといけません。

窓からの光の筋が見えるときがありますが、それは、空気中に浮かんだ塵などに光が反射しているからです。

今回は、水には床用のワックス・空気には線香の煙りを入れ、

光のみちすじが見えるようにしました。

空気中から水中では、こんな感じ。

本当は、蛍光灯の光くらいでも、実験観察できますが、暗くしてのご紹介…

水中から空気中では、こんな感じ。

でも、ある角度を超えると、全反射という現象が起こるので、こんな感じ。

光は水から出られなくなるんですね。

金魚がいる水槽を下からのぞくと、水面に金魚がうつって２匹いるように見えたことはないですか？

あれは、水面が鏡のようになっているのです。以前実験隊でやったのは、この実験

http://tsukuba-ibk.com/omosiro/2008/10/post-29.html

みんな覚えてくれてたみたいで、KUBOさんはうれしかったよ～。

そして、この現象を利用したのが、光ファイバーです。

みんなには、おまけとして、光ファイバーもどきをお持ち帰りしてもらいました。

（画像が悪くてすみません）

みんなとはやらなかったのですが、水と油の時はどうなるんでしょう？

サラダ油にワックスを入れて、光のみちすじを見えるようにしよう。と思ったのですが、

うまく見えませんでした。そこで、油は油でも、ごま油をそのまま使ってみました。

上がごま油で下が水。　さて、どんなふうに光は進んでいくのかな？

ゴマ油から水の方に光が出ていけなくて、全反射が起こっています。 

光が鏡に当たると、どんなみちすじを進むのかは、ミラーシートを使いました。

鏡は、規則正しく光を反射します。　みんなは、X　が見える！とか、言っていました。

なかなか、いいことに気づいたね。おうちでは、手鏡などに変えて、観察してみてね。

今回、光はまっすぐだけど、少し広がりながら進んでいるということを説明しました。

だから、光のみちすじは、レーザーポインターのような光源がいいのですが…

その時下記のものを電球型蛍光灯にかぶせて演示をしました。

すると、天井に同じ向きで、像が現れます。その像と光源の間に、水切りネットで作った枠を置くと

こんな像が見えます。天井の像より、ちょっと小さめのはっきりした像です。

やらなかったのですが、光源と像の間に、凸レンズを置くと、像が上下左右さかさまに見えます。どうしてそうなるのか、考えるのもいいですね。

 

今回の実験は、自分で実験観察できる・見えないものが見えてくる　などでかな・・・

みんなは、本当に楽しそうに、真剣に参加してくれました。

大事なことだから、もう一回書いておくけど、ぴかっとラインは、レーザーポインターとは違うけど、

直接目に光を当てると、まぶしいので、決して、直接見たり、お友達の目に当てたりしないでね。

それと、お持ち帰りの線香を使うときは、おうちの方と一緒にやって、容器に近づけすぎないように

注意してください。

実は、この実験は、９月２０日に行う実験のための前準備として考えたものです。

その時は、今回の容器にお玉の柄を撮ったものを入れ、凹面鏡・凸面鏡での

反射の時の光のみちすじも見てみようと思っています。

また、報告させていただきますね～。