地域の子ども食堂で2023「おもしろ理科実験」(2)

3.光の不思議

 ⑴ 「光」と「見える」の関係

昼間、部屋の「モノ」や人、外の景色が見える。 夜、暗い部屋の中では「モノ」や人は見えない。外の景色も見えない。「モノ」が見えるのは、太陽や照明の光が、 「モノ」や人あたり、その光を反射して、その光の光線が目に入るからです。

光と見えるの関係

⑵ まっすぐ進む光を見よう

レーザー光です。まっすぐ進んでいる。レーザー光が白壁に当たると赤い点が全員見える。

→目に入るときには弱い光になっている。

注:レーザー光は直接見てはいけません。

レーザー光

「モノ」からでる光も同じで四方八方に広がって、光線が目に届いている。ただし、レーザー光も途中の光線は見えない。レーザー光と見る人の目の途中に「モノ」が入ると後ろの「モノ」が見えない。

ただし、途中に入る「モノ」が「透明なモノ」の場合、レーザー光も「モノ」からの光も通すので、光線が目に届く。つまり見える。

⑶ 折れ曲がる光を見よう

光は空気から水、空気からガラスというように、ちがうモノに斜めから入る時、境目で折れ曲がります。これを「光の屈折」と言います。光の屈折がおこす面白い現象を見てください。

光の屈折

下のものさしのたけが縮んで見える、折れて見える鉛筆などは、モノからの光が水から空気の境目で曲がって目に入るからです。

⑷ 不思議な実験「水にしずめると絵が消える?」

≪実験1≫ほのおの絵をかいた白カードを、ローソクの絵をかいたポリ袋①の中に入れて紙コップに入れ、水を入れるとどうなる?

① 紙にかいたほのおの絵からの光は直進して、ほのおが見える。

② ろうそくをかいたポリ袋にほのおを入れる。ポリ袋は透明なのでほのおは見える。

③ これを紙コップに入れてから水を入れる。

ほのおはどうなるかな?

ほのおの絵をかいた白カードとローソクの絵をかいたポリ袋①
一緒に実験をする小学校の校長先生(後列右)
ろうそくやほのおの絵はどうなるのでしょう?
水を入れる前
水を入れた後 炎が消える

≪実験2≫ 白カードを色つきカードに変えたらどうなる?

色付きカード② 水を入れる前
色付きカード② 水を入れた後 炎も色も消える
ほのおも色も消えました!!

≪実験3≫ 白カードを透明カードに変えたらどうなる?

3択クイズ 

A:やっぱりほのおが消える 

B:今度こそほのおは消えない 

C:ほのおもろうそくも消える

透明なカードの袋③ 水を入れる前
透明なカードの袋③ 水を入れた後 ほのおが消えた

正解は、A:やっぱりほのおが消える

   まとめ:何が消えて何が消えなかったか? 

      袋にかいたろうそくは消えなかった。袋の中のほのおや色は消えた。

      つまり、袋の中は消えて、袋の外にかいたものは消えない。

⑸ 消えたほのおを探す

目のいちを変えたりろうそく(袋)を斜めにするとほのおが見える。なぜでしょう?

その原因を探ってみましょう。

① ふくろに水を入れる

② 空気をぬく

水を入れた袋③をコップの水の中に入れる。今度はほのおは消えない。
水を追い出して空気もなくしてぺちゃんこにしてもほのおは消えない(ほのおが見えた)

結果:

① 袋③に水を入れたらほのおが見えた。

② 袋③の水を追い出したらぺちゃんこになってほのおが見えた。

(空気がなくなったらほのおが見えた。)

まとめ:水を入れたら、ほのおが見える。ほのおが見えなくなるのは、空気が入っているからだね。

⑹ 海苔の袋を水に入れてみましょう。

海苔の袋を入れる(水が入っていない場合)
海苔の袋を入れる(水が入っている場合) 水の中の海苔は消える。

海苔の袋や「チャック袋の中の絵」が消える理由

「お菓子の箱」は、 「フィルム」でおおわれています。そのため、「お菓子の箱」と「水」の間に

は「空気の層」が出来ていて、水中からの光は、その「空気の層」があるために見えなくなります

このような現象を「全反射」といいます。(ななめ上から見た場合です)。

 ⑺ 全反射を見てみましょう

水なしの容器は、反射する光と通り抜ける光があり、上からも横からも底のもようが見える。

水を入れた容器は、上から見ると底のもようがまわりの壁全部に反射してはっきり見える。横から見ると、底のもようは全然外へ通り抜けてきていないので見えません。ぜんぶ反射している。

底の絵のカードを入れたり取り出したりして、白カードを水に入れた実験と比較しましょう。

⑻ 光ファイバーの原理

これまで実験した透明容器をどんどん細くした形を考えると、光が全然漏れないで先のほうで出ていくことができる。これがインターネットの光回線に使われている光ファイバーです。光ファイバーにカメラなどの機器つなをいだ器具がファイバースコープや内視鏡です。

LEDライト
本物の光ファイバー(石英ガラス)でも実験しました。

⑼ 自由に実験の1つ

「袋の中は消えて、袋に書いたものは消えない」それを利用して実験してみましょう。

ヒマワリに色を塗ってください。次に、ヒマワリカードをポリ袋に入れて、その上からおひさまのような模様を油性ペンで描いてください。できたらヒマワリをポリ袋に入れて水に入れてみましょう。

4.「手作り乾電池」

亜鉛缶に乾電池の合剤を入れます
「手作り乾電池」が点きました!!

参考:

光の不思議: 身近な科学あそび(城陽市南部コミュニティセンターにて)講師:科学とあそびの会 

よくばりコップなどインターネット 高槻天神先生のブログ

手作り乾電池: たつの市青少年館「こどもサイエンスひろば」

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