【材料】
不要なＣＤ（オーディオ用でもCD-ROMでも可）１枚
100Wミニクリプトン電球（クリヤー球） \400ぐらい
E17型磁製ソケット コード付き\800ぐらい
ソケットを支える支柱金具または木の棒
黒い紙（直径10cmに切り抜く）
おかず用アルミケース（お弁当におかずを詰めるときに使う仕切容器）１枚
ベニヤ板
組み立て用のビス・金具類
塗料（艶消し黒）
【虹プロジェクターの構造】
一辺約20cm程度の箱をベニヤ板で組み立て、一面には直径18cm程度の穴を開けておきます。図１のように電球を穴の中央にくるように箱の中に向けて取りつけます。箱の内部は反射を押さえるために黒く艶消し塗装しておきます。電球と向かい合う面にはＣＤを貼りつけます。ＣＤの中央部は直径10cmに切り抜いた黒い紙で覆っておきます（写真１）。外周の幅１cmの部分だけを回折格子として使います。これは隣り合う領域からのスペクトルの混色を避け、虹の色をより鮮やかにするための工夫です。
箱の奥行きも20cm程度ですが、ＣＤと電球の距離が調節できるような構造にしておくと「ピント合わせ」ができます（写真２）。虹を投影する壁面に合わせて焦点もどき(pseudo-focus)の位置が変えられるからです。
外虹は犠牲にして内虹だけを開口部から外部に導きます。また、電球の根元には黒く塗ったアルミケースをとりつけてフードとし、直接光が外部に漏れないようにします（写真１）。場合によっては箱に換気ファンを取りつける必要があるでしょう。
写真１ 奥にＣＤが見える
写真２ ＣＤ部分はスライド式。【虹の投影】
暗室で電球を点灯すると壁面には期待通り虹が投影されます。直接光と０次の反射光はフードや箱にさえぎられて出てきません。壁面には円形の虹だけが投影されます。
ＣＤと光源の電球とがある程度遠いときは、図２のように内虹は箱のすぐ外側で収束し、像を結びます。電球のフィラメントの形がはっきりと壁に映ります（写真３）。大きな色収差がありますから、わずかの位置の違いで単色の像の色が激しく変わります。
像点よりも箱に近いところでは虹の順番は赤が内側、紫が外側ですが、遠いところでは順番が逆転し赤が外側に来ます。ただし電球やフードによる内側のケラレができるため、赤の光が一部欠けてしま
います（写真４）。
光源とＣＤの距離を適当に選ぶと（約13cm）、図３のように内虹をほぼ平行に出すことができます。虹円錐ならぬ虹円筒になるわけですが、この状態では壁とプロジェクターの距離が変化しても、壁に映る同心円の虹はあまり変化しません。ケラレも少なく、ベストポジションと言えると思います。虹の順番は赤が内側、紫が外側です（写真５）。
光源とＣＤをもっと近付けると、図４のように虹は半径を広げ、中心の暗部が拡大します（写真６）。箱の開口部の半径で制限される外側（紫側）のケラレも生じてきます。しかし、興味深いことにさらに光源とＣＤの距離を短くしていくと、中心の暗部のそのまた中心から次の虹が沸き上がってくるのです。フィラメントの像もはっきり見えます（写真７）。これは２次のスペクトルによる内虹なのです。
写真３（クリックで拡大）
写真４（クリックで拡大）
写真５（クリックで拡大）
写真６（クリックで拡大）
写真７（クリックで拡大）100Wミニクリプトン球のガラス球付近は非常に熱くなります。アルゴン電球の比ではありません。紙などを触れると焦げてくすぶり始めるほどです。したがって火傷や火災に十分配慮して実験をする必要があります。２次の内虹の観察のためにＣＤを接近させる観察は短時間にとどめます。近付けすぎるとＣＤが変形したり融けたりする恐れがあります。熱には十分注意しましょう。
一つ前のページへ
ホームページに戻る