お菓子の袋で全反射！

この記事は、画像のリンクが切れている部分があるので、
下記に書き直しております。
実験の内容ではありませんが、全反射のご参考資料にお使いください。
チャック袋の絵が消える実験：全反射

チャック袋の絵が消える実験：全反射

こんにちは、みなさん。　　　　　　おもしろ！ふしぎ？実験隊です。

2015年11月30日　いつもの東児童館（お部屋は違います）で、全反射の実験をやってきたので、そのご報告です。

さきに書いておきますが・・・

今回のお題は、全反射です。どういう風に演示・個人での実験をしていくか考えたのですが、最終的には、あまり演示はせず、お友だちには、自分でいろいろ発見してもらうという流れにしました。お持ち帰り資料に、光のみちすじを書いたものを入れておいて、おうちの方が興味を持っていただけたらおうちで振り返ってもらえればという事にしました。

KUBOさん的には、ちゃんと時間内で説明できていないので、このブログにアップするネタがあるわけではありませんが…

・お友だちがふしぎを発見する過程がとても楽しそうだったこと

・よくあるコップではなく、四角い容器でやったら、説明しやすいのではないかな

と思い、アップします。

科学的に興味関心の高い参加者向けの実験教室だったら、もっと詳しく時間をかけて解説演示し、最後にアップした以前のサイトの赤いぴかっとライトを使った実験もやったら、よい実験ネタになるのではと思います。

今回の実験教室は、放課後ドッジボールをしているような子に、ちょっと科学に触れてもらおうという主旨出の45分間なので、あまり詳しくはやっていません。

といっても、ここのお友だちは、継続してきてくれているので、熱心で鋭い！のですよ~。

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まずは、いつもやっているんだけど・・・

これはなにかな~。で、どうしてこの黄色いコーンは、ここにあるんだってわかるんだろう？

太陽や蛍光灯は、いろいろな色の光の集まりなんだけど、

そのうちの黄色い色の光をこの黄色いコーンは跳ね返します。そして、その跳ね返した光が、みんなの目に届くので、

ああ、あそこに、黄色いコーンがあるんだなって、わかるんだ。

ちなみに、上記2つの画像は、当日のものではありません。

最初の画像の男の子は、自分でお友だちに、上記のようなことをちゃんと説明できました！よく来てくれる、お友だちです！

お友だちには、この後、レーザーポインターや、ナリカの光源装置を使って説明しました。

この後、まっすぐ進む光を向きを変えることができないかな？という問いかけに、

かがみを使うとできるという答えがありました。この答えは、KUBOさんが言わないといけないかな？と思っていたのですが、お友だちから出てきたのには、びっくりしました。

で、鏡での向きの変わり方（正反射）を見てもらった後に、実は、光は、空気中から、水の中に入る時にも、進む向きを変えることができるんだという事で、レーザーポインターや光源装置の光をワックスを入れた水槽に当てて、見てもらいました。

本当は、光は、空気中や水中では、進む速度が違い・・・とかそういったことまで説明しないと訳が分からないはず（説明しても分からないと思う）なのですが、そのあたりは、持ち帰り資料に書いているので、おうちの方と興味があったら見てください。

上からまっすぐの時は、そのまま。　　　　　斜めの時は、こんな感じ

横から当てると、水の上に出ていかないで、下に行って、また下から上に当たって・・・

カクカクなります。

水中から、空気中に出ていけない向きがあるんだね。

という事で、お友だちには、こんなものを使ってふしぎを発見してもらいました。

透明なのはムースなどを入れるお菓子のケース（20円から40円ほど）

お菓子のケースは、実験には、2つ使いますが、最終的には、1つ持帰ってもらいました。このケースは、とうめいなペット素材のもの（安価）でもよいです。今回は、硬いケースが手に入ったので、それを使いました。水が入ったものを持ち上げて、見たりするので、お友だち的には、ケースの方が、よいように思います。また、ダイソーで2つ108円の容器もありました。

ではふしぎを発見する実験！

実際の画像と、お持ち帰り資料用の図と説明を入れながら進めていきます。

参加してくれたお友だちは、思い出してみてね。

まず・・・

四角いチェックのシートの上に、水がはいいたケースと入ってないケースを置いてみます。

下記は、マーク（×や□）を書いてないのですが、すでに置いただけで、不思議です…

でも、まずは、

≪上から見たと
きのふしぎ！≫

どんなに見えてるんだろうね？

こんな感じ！

左が水が入ってない方・右が入っている方。マークを書いてないので、ちょっとわかりにくいので
少し斜め上からの画像になりますが、下記のほうが説明しやすいかな。

カップには、真ん中へんに筋があったので、そのあたりまで、右のカップには、水を入れています。

上左は、水が入ってないカップ・右は水が入っているカップ

上から見ると、どちらチェックもシートやそこに書かれたマークは見えます。下図の①のように光が進んでいるからです。

でも、カップの側面は、水が入っているのとはいっていないのでは違いますね。

水が入ったカップでは、シートやマークから来た②の光は、③のように向きが変わる（屈折）光もあれば、④のように側面から出ることができなくて、向きが変わる（全反射）光もあります。
人間は、光はまっすぐ進んできていると感じるので、向きが変わった時は変わった先のほうにものがあるように思います。だから、点線の先にシートやマークがあると感じます。
実際、水の入ったケースで③と④のように進んだマーク（×）は、下記の画像のようになり、2つ見えています。

水が入ってないカップも、側面に反射しているので、それなりに、下左側面にチェックのシートが映っています。よく見ると、水が入ったケースにも、写っているんですよ。下記は、最初の画像と一緒ですけど。。。

ただ、水の入ったカップは、全反射で見えているので、下記のように、そちらの方が明るくて、目立ちますね。

では、次に、≪斜め上から見た時のふしぎ！≫

水が入ったカップは、斜め上から見ながら、下を指で持とうとしても指が見えない！

⑤の指からの光は、水から出られない向きなので、⑥の男の子には、指の光が届かない。

お友だちも、斜め上から、見てる！見てる！

でも、もし男の子が⑦の位置で見上げたら、⑧にあるように見えるよ。

下記は、最後の工作のリボンの見え方です。

左から、　正面から見たところ・斜め上から見たところ（リボンが見えない）・下から見上げたところ

次は、≪手前から見たときのふしぎ！≫

水が入ったカップを指で持とうとしたら鏡みたいに底に指がうつったよ！

下図⑨の指からの光は、底で向きが変わって男の子に届いたので、向きが変わった先のほうに指があるように思うんだ。底にあるシートからの光も、もちろん来ているんだけど、他の光のほうが明るいので、ほとんど見えてないんだ。

当日は、こういった解説はせずに、いろいろな角度から見てもらって、ふしぎを発見してもらいました。

また、持ち上げて、カップの底に片目を近づけて、観察もしてもらいました。

何が見えるかな？とよ~~~く、観察してもらったんだけど、自分たちで、いろいろ動作をして、どこが見えているか、感じてくれているようです。

この画像を振り返ってKUBOさんはわかったんだけど、みんな、いろいろ自分で観察してくれてたんだね。すごい！すごい！

この辺りまで観察が進むと、お友だちも、鏡のようになっているというのを感じてくれたようです。

また、実際にやってみたらわかるのですが、指が見える見えないのところですが、お友だちは、指紋が見える！と言ったりしました。

このブログを読んでいる皆さんは、どうして指紋が見えるという言葉が出たと思いますか？

指紋が見えるというのは・・・

分かりやすいように、指紋が見えない（何にも見えない・指が見えない）というのは、水がはいいったカップと指の間に、ほんのわずかの空気の層があるからです。光は、空気中から水中に入る時やその逆や、とにかく、違う物質（媒体）に進むときに、進む向きが変わります。だから、指が見えなくなるという事は、指とカップの間に、空気の層があるという事です。それも、光の波長以上の厚み。
それで、指紋が見えるという事は、空気の層がなくなった（もしかしたら指の水分）ので、指紋は、見えるようになったのです。この場合、プラスチックの層は、割愛しています。

ちなみに、カップに直接マジックで底に絵を描いたら、ちゃんと見えるよ。
KUBOさんが前実験した時に、この後出て来る、リボンの代わりに、シールを貼ったのですよね。そしたら、シールのベタベタした跡が、見えたんです。で、指やリボンをつけるセロハンテープだと、だいじょうぶだったのですが、お友だちの指は、案外しっとりしてたんだね。カサカサではないんだね~。(#^.^#)

この辺りは、実は、本当におもしろい思考実験なので、おうちの方と一緒にやってみてね。実際にやってみないとわからないと思うけど…

では、もう一つ！

≪おまけのふしぎ！≫

下画像のように、水が入ったのとはいってないカップの底を比べると、右の水が入ったカップは、底は正方形ではなく、長四角になったね（奥行が短くなった）。

⑩の場所（底の端っこ）から来た光は、水から空気中に出るときに、空気中に出ることはできるのだけど、向きが変わるので、男の子は、点線のほうが、底の端っこだと思うんだ。

という事で、いろいろ観察したので、ちょっとカップをおしゃれさせましょうってことで、用意してたのがこういうもの

左は、ウエハースのお菓子・コースター・その上がリボン・右は、先ほどからのカップ

工作は…
水が入ったカップのちょうど水ギリギリのところにリボンをセロハンテープで貼って、コースターに置きました。リボンは、先ほどの指紋が見える件と一緒で、セロハンテープをぎゅっと抑えるとテープの跡が見えるので、まあ、普通くらいに抑えます（そんなに気にしなくてもいいけど）

さきにもアップしていますが、こんな感じになって、

コースターに置くと、こんなになります。

コースターのもようが側面にかがみの様にうつって、底に空洞ができて、リボンが反対になってそこに沈み込んでいるようです。

見方を変えるとこんなにもなります。

も一つおまけで、ウエハースのお菓子を水の中に入れてもらいま
した。

鏡のようになってウエハースが見えなくなっているね。

よ~く見ると、鏡のようになったところにカップに見えているものが映ったり、水が入ったカップにウエハースの袋がうつっていたり、するよ。

手前に見えているのと、水の中に見えているのでは、同じように見えないね。

空気から水へ光が進むときに向きが変わるので、こんなことが起こっているんだよ。

これまでの解説の図が、90度向きを変えたと思えばいいです。また、下記にリンクを載せているので、そこの中にも、解説があります。

この実験は、よくある全反射の実験で使われるもので、

味付け海苔の袋などでされている方もいらっしゃいます。KUBOさんも、おせんべいの袋とかでやったんだけど、お友だちが、喜んでくれるのはもっとないかな~。と思って、いろいろ探して、これにしました。

他にも、トレカの袋に入れるとか、情報をいただきましたよ。

先ほどの指紋の件ではないですが、グミの入った袋だったら、べったりくっつくので、ダメだろうと思います。また、ペコちゃんのぺろぺろキャンディーだったら、棒があって水に入れやすいので、いいかな~。と思ったのだけど、あれも、ベタッとくっついているので、ダメじゃないかな？予算があったら、プラスチックの容器に入った、ベビーチョコとかいろいろあるんだけど、お金がなかったので、これで我慢してね。♡

今日は、水の中から、光が出られなくなって、不思議なことがいろいろおこって、それを自分たちで発見してもらいました。

水だけでおこることではなくって、プラスチックの定規や、ダイアモンドでも！実はいろんなもので起こります。