こんにちは、みなさん。 おもしろ！ふしぎ？実験隊です。
以前、こんなことをかいたことがありました。
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大きなビー玉と小さなビー玉では、どちらがものを大きくすることができるでしょう？
ってことで、みんなには、12.5mmと17mmのビー玉で比較してもらいました。
何を比較したらよくわかるか、いろいろ考えたのですが、
網戸のアミがよかったみたい。=^_^=
小さいビー玉のほうが、大きく見えるんじゃないかな？
一般に、ビー玉は直径が小さいほうが、ものを大きくするそうです。
また、ビー玉の焦点は、表面から半径の半分くらいの距離にあるそうです。
詳しくは、こちらを見てね。
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2009/11/post-477d.html
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そのころから、ずっと気になっていたのですが・・・
本当に、こんな観察の仕方で、いいのかな～。って。
それで、ちょこっと、下記のサイトを見せていただいて、実験
をやり直してみました。
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2009/12/1-b027.html
①（凸レンズの公式の導出）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2009/11/post-ba0d.html
②（球面レンズの焦点距離の求め方）
②（球面レンズの焦点距離の求め方）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2009/11/post-477d.html
④（ガラス玉レンズの焦点距離と倍率）
④（ガラス玉レンズの焦点距離と倍率）
このほか最後のほうにも、参照ページをご紹介しています。
そんなに難しいことは書いてないので、ぜひ読んでいただきたいのですが・・・
要は、②・④より
要は、②・④より
ガラス（屈折率が1.5）の場合、焦点は半径の1.5倍あたりにあるということです。
④にある、『明視の距離 250 ｍｍ』というのは、①・③を
参照するとよいと思います。
参照するとよいと思います。
で、ガラス玉レンズの半径1・5倍離れたところに物体を置いて、
ガラス玉の大きさの違いによって、物体がどう見えるか、観察
すればよいということですね。
ガラス玉の大きさの違いによって、物体がどう見えるか、観察
すればよいということですね。
で、おいてみました~。
端っこはうつりきれていませんでしたが、正面から見るとこんな感じ。
すべての画像は、クリックすると、大きくなります。
左から、
水晶（小大）・ガラス玉（小中大）・高分子吸水体（小大）・アクリル（中特大）
水晶（小大）・ガラス玉（小中大）・高分子吸水体（小大）・アクリル（中特大）
こういった感じに置いたのですが・・・・実は、結構置くのが、難しかったです。
8mmの水晶玉の半径1・5倍の距離？？？という感じで・・・うまく、距離を測れなかった
ので、像が、逆転するところが焦点に近いだろうと決めて、セットしてみました。
ので、像が、逆転するところが焦点に近いだろうと決めて、セットしてみました。
それぞれでは、こんな感じです。
左から水晶・・・
切れた アクリルは
こういう感じです。
液晶のセル？の大きさや黒い枠？の大きさから、
「球が小さいほうがものが大きく見える」と判断できるかな~。
ちょっと微妙？
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「球が小さいほうがものが大きく見える」と判断できるかな~。
ちょっと微妙？
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もうちょっとどうにかならないかな？と考えて、屈折率を調べてみたら、
ガラスは先のサイトより1・5 ですが、
水晶は1.54・アクリルは1.49ということなので、今回では、誤差の範囲かな？
すべて1・5前後ということで、並べてみました~。（高分子吸水体はなし※）
すべて1・5前後ということで、並べてみました~。（高分子吸水体はなし※）
なかなか、写真撮影もうまくなかったのですが、いかがでしょうか？
黒い線を見ると、まあ、小さい球のほうが、大きく見えているような気がします。
どうかな～。
実は、この実験？観察？の前にも、いくつかやっていて、針金を見てもいました。
手近にあった、曲がった針金だったので、いまいちですし、これまた、不正確と言えば
不正確ですが、何となく太さの違いはあるかな~。
そこで・・・なぜ、高分子吸水体※の球は、勢揃いの画像に入れなかったかというと
高分子吸水体は、ほとんどが水なので、屈折率が、ほぼ 「１」ではないのかな？
と思ったわけです。
この記事を公開のあと、水の屈折率は、約1.33だと教えていただきました。それで、少し下記の話は違てくるのですが・・・
実は、無限大になると、水レンズとか、どう考えるのだろうと思っていたので、ほっとしていることもあるのですが。1.5よりは小さいということで、そのまま話は続けてみます。すみません。
ほぼ１ということは、
f＝nr/2（nー１） の式に入れると、無限大になるわけで・・・高分子吸水体の分があった
としても、焦点は、他の屈折率 「1.5」のものより、だいぶん遠くになると思った
のです。
のです。
で、一日目の夜は更けて・・・
朝になり・・・
朝になり・・・
同じ大きさの屈折率が違う（焦点距離が違う）もので、
焦点の内側に物体があった時、それも、それぞれの球にくっつく感じに物体があった時
どんなに見えるのかな？と思ったわけで・・・
焦点の内側に物体があった時、それも、それぞれの球にくっつく感じに物体があった時
どんなに見えるのかな？と思ったわけで・・・
【２】・【３】のようになるかな～。と思ったのです。
赤い矢印：物体・青い点の矢印：虚像・両端の点：焦点
図は、ざっとしたものです。
で、実際にやってみると・・・
左が高分子吸水体。右がガラスレンズ。ということで、OKですね
。
。
ちなみに、【１】は、最初のそれぞれの球を並べるときに、考えていいたものです。
焦点付近に物体を置くと、一番像が大きく見えるはずだ。ということがわかる作図の
です。
それで、球を置くときには、一番大きく見えながら、かつ
像が逆転する前後を見つけながら置きました。
焦点付近に物体を置くと、一番像が大きく見えるはずだ。ということがわかる作図の
です。
それで、球を置くときには、一番大きく見えながら、かつ
像が逆転する前後を見つけながら置きました。
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お友だちと実験をやるときには、最後の画像にあるような置き方をして、
いろいろ観察するのが、一番簡単な方法です。
今までは、レンズ（球）の大きさの違いで見える文字が違うよっていうことをお友だちと
やりたいと思い、こんなことをしていました。最初の網戸の実験とか。
やりたいと思い、こんなことをしていました。最初の網戸の実験とか。
でも、こういう観察の仕方で本当にいいのかな？と思っていて、今回の実験になった
わけですが。
わけですが。
今回の実験で、
こういった実験より、同じ大きさの球でも、材質によっては、見え方が違うよという
実験のほうが、お友だちには、わかりやすいかな？正確かな。と思いました。
高分子吸水体の実験は、こちら
こういった実験より、同じ大きさの球でも、材質によっては、見え方が違うよという
実験のほうが、お友だちには、わかりやすいかな？正確かな。と思いました。
高分子吸水体の実験は、こちら
のように、一連の実験になりそうなので、最後に、同じ大きさの高分子吸水体と
ガラス玉での比較を行ってもいいかなと思いました。
ガラス玉での比較を行ってもいいかなと思いました。
途中で出てきた、参照ページは、下記です。
http://scienceportal.jst.go.jp/contents/guide/rikatan/0904/090420.html
おもしろ！ふしぎ？実験隊 