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「加法混色説明器を作るのは大変だなという人は、紙コップに電池と、このような3色のLEDを使えば同じことができます。LEDを点けたままコップの中に入れていきます。赤LEDと青LEDを点けたまま入れる。3色のLEDを点けたまま入れる。LEDを点けながら、不透明なものに入れると色を合わせることができます。これは電池と3色のLEDを用意するだけです。少しグリーンが弱いので、完全な白は難しいのですが、3色のLEDを点けて紙コップの中に入れる。という簡単なものなので重宝です。ガリレオ工房の方が開発して、紹介しています。
案内のプリントの順番にやってます。以上がプリント最初の回折の話です。回折シートで光を分ける話と、3色LEDを用いて光を合成する話を実際に工作しながら紹介しました。
大体30分経つので、テーマの3つのうち1つを終えます。次にいきますので、分光筒は片付けてください。」
(録画中断)
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「(偏光シートの話)ただ縦と横ですと、光が通ってこないので暗くなる。一番簡単な小学生への説明はこういうのでやっています。中学や高校に入ってくると、もう少し厳密に説明しますけれど、とりあえず模式的には縦の線と横の線で説明できます。
偏光シートを用いて偏光万華鏡を作ろう、という工作です。では、偏光シートを2枚、紙コップを2個ずつ、受け取ってください。
講義はプリントの右側の「偏光顕微鏡を作ろう」に入っています。全員に材料が渡ったら工作の簡単な説明をします。
偏光シートは残念ながらどこにでも売っているものではありません。私は中村理科という教材会社から購入しています。ハンズでは見かけていません。大体このくらい(40cm×60cmくらい?)の大きさで4,000円くらいです。偏光シートを作らせる、というサイエンスレンジャーもいます。作る場合化学薬品を使いますし、作った偏光シートの保存が難しい問題もあり、薬品の廃棄なども面倒なので私はやりません。」
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「まず、偏光シートを貼るための筒の加工です。プリントに書いてある通り、カッターで四角に切り取ってください。偏光シートが全部中に入らない程度の大きさです。子どもたちに加工させるときは2cmや2.5cmの型紙を用意しておいて、『まず鉛筆でそれを書きなさい。その後鉛筆のところをカットしなさい』というような指示をします。
アバウトで構いません。あとはその穴の上に、セロテープで偏光シートの端の方を止めれば出来上がりです。同じものを2個作ってください。
こちらのとがってるものはアクリルカッターで、普通のカッターとは違います。今回の工作は、普通のカッターでやってください。このとき怪我をしないように注意を促しながら工作させます。」
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「昔は、仕上がりがきれいなので、穴を丸く切っていました。丸くカットさせるのは非常に難しいです。なので、丸くカットの場合は、自分でカットしたものを子どもにあげています。子どもが自分で全部カットするなら、切りやすいので四角でカットさせます。
こちら(左写真)普通のカッターではありませんので気をつけてください。これはアクリルカッターという別物です。
カッターの切れ味が悪い場合は先の方を折ってください。」
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「コップ2つを重ねた後、回しながら見ると90°回すと向こうが黒く見えます。また90°回すと向こうが透明になります。また90°回すと黒くなる、ということです。小学生には90°っていう単語は使えませんので、回していると明るくなったり暗くなったりする、っていうような偏光の話が使えます。
ただ明るくなったり暗くなったりだけですと、面白くないですね。そこでカラフルにしよう、というのが、今日のもう一つの話です。この現象の説明は小学生レベルではなくなるので、説明しません。
2つのコップの片方の偏光シートにセロテープを斜めに貼ってください。両方ではなく、片方に貼ってください。たくさん重なるところと少ししか重ならないところをが作るのがコツです。すべてきれいに5枚重ね、10枚重ねに貼るとだめなので、なるべく1回しか重ならないところ、2回しか重ならないところ、そういう差ができるように貼っていってください。細く切って貼っていくか、小さく切って貼る、とか工夫して貼ってください。」
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「これだけ貼ったらば、貼った方のコップを内側にしてコップを重ねて、覗きながら回してください。貼ったセロテープの厚さによって色が変わって見えます。小学生がこれを回しながら見て、「きれい、まるで万華鏡みたい」と喜んでくれました。
ということで偏光万華鏡というネタになりました。ちなみに中から見ても外から見ても一緒です。
2枚の偏光シートの間にセロテープが来ないと見えません。ですからセロテープの貼ってないコップを外側にして見たら、これは何もおきません。セロテープを貼った方のコップは必ず内側にして見てください。」
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「この現象を説明するにはセロテープで何故こういう「旋光」が起きるのかっていうのを説明しなければなりません。高校までの授業内容に「旋光」は出てこないので、解説は一切なしです。偏光万華鏡を作って、きれいでしたね、という話で小中学校はおしまいにします。
お金に余裕のある、予算をいっぱいもらえるときには紙コップ2個のタイプではなく、さらにもう1個紙コップを用意しておいて、偏光シートを貼ったコップと偏光シートを貼ったコップとの間に、セロテープだけを貼ったコップを挟むという紙コップ3個のタイプを作ります。3個そろえると、偏光の話に戻ることもできるし、偏光万華鏡の話に進むこともできます。でも今まで実験教室をしましたが、偏光の話に戻りたいといった小学生はいませんでした。それならば最初からつけてしまっていいな、ということで紙コップ2個で作っているのが最近です。
これが2つ目のネタの「偏光万華鏡」です。青少年のための科学の祭典などで使うと結構喜んで作ってもらえます。」
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