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【物理アイデアカード】 分光分析/ナトリウムランプ/乱反射/消えるチョーク/全反射/消えるコップ/水の屈折率/単色光の干渉縞/青空・夕焼け空の再現 /霧吹き/ 回折格子/CDの干渉縞

  • 物理
  • 実験資料
公開日:2001年05月18日
【物理アイデアカード】 分光分析/ナトリウムランプ/乱反射/消えるチョーク/全反射/消えるコップ/水の屈折率/単色光の干渉縞/青空・夕焼け空の再現 /霧吹き/ 回折格子/CDの干渉縞

【物理アイデアカード】 光・演示実験・身近な話題・全反射・光波・生徒実験・光の干渉・光の散乱・流体力学・教材の情報・光学・その他。(1)クイズ形式で,発光の原理や分光分析への興味付けをする。電球色の蛍光灯というのがある。電球の色の暖かさと蛍光灯の経済性とをかな備えた照明器具である。しかし,発光の原理は,電球とは全く異なっている。電球の光は高温物体(フィラメント)から出る連続スペクトルであり,ほぼ白色である。一方,蛍光灯の電球色は,光の三原色を出す蛍光物質をうまく混合して蛍光管の内部に塗布してあるため,人の目には同じような色に見えるだけである。したがって,蛍光灯の光は線スペクトルである。このことを用いて,分光分析への興味をそそり,理解を深める実験ができる。(2)教室を暗くして,ナトリウムランプの光だけでカラー写真を見ると,色が全く判別できない。次に蛍光灯を照らすと,鮮やかな色が見える。(3)表面の凹凸による乱反射について,身近な例で実験する。(4)全反射の現象をマジック風に示し,興味をかきたてる。(5)全反射を利用した光ファイバーの原理を理解する。(6)屈折率の異なる媒質の境界面では光は屈折する。(7)高価な測定装置を用いることなく,身のまわりの材料で比較的簡単にできる実験である。(8)薄膜による干渉縞をダイナミックに投影できる。(9)青空や夕焼け空を口頭で説明するのは簡単であるが,「百聞は,一見に如かず。」演示実験をすると効果的である。(10)身近なものから簡単に霧吹きができる。ガラス細工の初歩として,またベルヌーイの定理の説明に使える。さらに,製作した霧吹きで人口の虹を観察できるので,光の単元の興味付けとしても効果がある。身近な道具の原理と,それを発明した先人の偉大さにも気付かせたい。(11)回折格子を安価に沢山作る。(12)CDの干渉縞を見る。(13)石鹸液の薄膜による光の干渉。(14)光の全反射を利用した光ファイバーを身近に体験でき,生徒にとって興味深い。さらに,コンピュータやニューメディアの基本となっている2進法によるデジタル情報通信について,楽しく分かりやすく理解することができる。(15)部屋を暗くして,レーザー光線を発生させる。レーザー光線の筋に沿って,火をつけた線香を移動させると,煙に当たった赤い光の筋が一直線に教室の端から端まで観察できる。まるで手に取るように見えるので,この実験をすれば,毎年のように生徒から歓声が上がる。ティンダル現象(光の散乱)を説明し,牛乳を少し混ぜた水中でも筋が見えることを示す。また,水面での光の屈折や,鏡,プリズム,回折格子などを使った様々な光の実験観察ができる。さらに,全反射の例として,光ファイバーを使って図のような装置を作ると,花火のようでとても美しい。
広島県高等学校教育研究会理科部会物化部「理科アイデアカード」編集委員会 物理班作成「理科アイデアカード・物理編第Ⅲ集」より。

広島県高等学校教育研究会理科部会物化部「理科アイデアカード」編集委員会

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A5判横,15ページ

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