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光を体験しよう ?光のじっけん室?

光でてじな

流れる虹を写真に撮ろう

シャボン玉の表面には虹のような色が現れます。
むずかしさレベル 1

シャボン玉の表面には虹のような色が现れます。光の当て方を工夫して、さまざまに変化する虹のようすを観察しましょう。
长い时间観察できる「われにくいシャボン玉の液」の作り方や、カメラでうまく撮影するコツもご绍介します。

じっけんの目的
外でシャボン玉をふくらませると、空からの光できれいな虹のもようが见えます。部屋の中でも外と似たような光の条件をつくることで、虹がかんさつできます。
シャボン玉をじっくりかんさつするには、われにくくする工夫が必要です。ふつうの石けん液ではなく、洗濯のりなどをまぜることで丈夫なシャボン玉をつくれます。

準备するもの

  • 台所用の中性洗剤(洗剤の成分が多いコンパクトタイプが适していますが、普通の中性洗剤でもできます)
  • 液体せんたくのり
    …この他に、ガムシロップやはちみつ、浓い砂糖の水溶液なども、われにくくする効果があります。
  • ぬるま汤
  • 计量スプーン
  • プラスチックコップなどの入れ物:数个
  • トレーシングペーパー(または乳白色のポリ袋)
  • 黒い下じき
  • ストロー
  • ライトスタンド
  • <応用じっけん>

  • 色セロハン(一辺が30肠尘ぐらいの大きさ)

组み立てよう!

step1 シャボン液を作ろう

プラスチックのコップなどに水(ぬるま汤)30mL、液体せんたくのり10~15mLを入れて、割りばしなどでしっかりかき混ぜます。泡がでないようにゆっくりと混ぜるのがコツです。

水ものりもとうめいなので、まざったかどうかがよくわかりません。少なくとも1分间ぐらいまぜるといいでしょう。

step2

1に、さらに中性洗剤3~5尘尝を加えて、同じように静かに混ぜます(コンパクトタイプでない普通の中性洗剤なら5~10尘尝)。ガムシロップやはちみつ、あるいはこい砂糖水などを2~5尘尝ほど加えるとさらに効果的です。

step3

まぜた液は、そのまま1时间ほど置いておきます。表面の泡がへってきたらじっけんをはじめましょう。

少し详しい解説

液体せんたくのりを入れるとシャボン玉が丈夫になるのは、せんたくのりの分子(ものを作っているとても细かいつぶ)がシャボン膜を强くするためです。
のりやハチミツなどのどろっとした液体は、たくさんの物质(原子や分子)が细长くつながったひものような「高分子」という分子でできています。细长いのでからまり合い、水のようにはさらっと流れません。このひものような高分子がシャボン液の中にひろがって膜を补强するので、シャボン膜が割れにくくなるのです。

山村 紳一郎(やまむら しんいちろう)先生
さまざまな雑誌や书籍、イベントで自然科学の最先端情报から科学の楽しみ方?游び方を、绍介?提案し続けるサイエンスライター。
和光大学非常勤讲师。成蹊学园サステナビリティ教育研究センター客员フェロー。

観察してみよう!

step1 シャボン玉を作ろう

黒い下じきなど水を通さないものの上に、作ったシャボン液をほんのすこしたらして、指で直径15肠尘ぐらいにひろげます。

step2

ストローの先をシャボン液につけて広げた部分の真ん中につけ、息を吹きこんでシャボン玉をつくります。シャボン液を広げた部分より少し小さめにします。

息はゆっくりとはき出し、少しずつふくらませます。势いよく吹くとシャボン玉が割れたり、小さなシャボン玉がたくさんできたりします。

step3

トレーシングペーパーあるいは乳白色のポリ袋を手で持って広げ、电灯やライトスタンドなどの光を出すものとシャボン玉の间にかぶせるようにかざします。

応用実験「まっ赤な虹を観察」

トレーシングペーパーに赤セロハンをかさねてかぶせると、写真のような赤い虹ができます。白い光で见た场合とはちがった见え方になります。

step4 写真を撮ろう

作例1

作例2

  1. デジタルカメラなどで撮影するときは、周囲を暗くして电灯などの灯りだけで撮るとうまくいきます。(カメラのストロボはオフにしておきます。)
  2. 色セロハンを使うときはカメラが自动调节で色バランスをひんぱんに変えてしまうので、「カラーバランス」を「晴れ」または「电灯」に设定すると落ち着いて撮ることができます。

シャボン液は口や目に入らないように気をつけましょう。小さな兄弟が误って饮んだりしないよう、実験のあとはきちんとかたづけましょう。

こぼしてしまったときは、すぐにぬれたぞうきんで良くふき取りましょう。

なぜ、いろいろな色の虹もようになるの?

シャボン玉の表面に当たった光は膜で反射するとき、膜の厚さによって特定の色が强まったり别の色が弱まったりします。シャボン玉の膜の厚さは部分ごとにちがうので、その厚さに応じた色が现れ、いろいろな色の虹もようになるのです。

シャボン玉にそっと息を吹きかけると、虹が流れて动きます。これは空気の流れでシャボン膜の厚さが変化するためです。

しばらく観察しているとシャボン玉の上の方に光を反射しない黒い部分が现れます。これはシャボン膜がどの色の光も反射しにくいほど薄くなっているためです。

2つの波が重なるとき

シャボン膜で光がはね返るとき

膜の厚さが変わるとき

少し详しい解説

光には波の性质があります。その波の波长(山と山、谷と谷の间隔)のちがいが「色」のちがいです。例えば100万分の35尘尘の波长は青に、100万分の70尘尘の光は赤というように、ある波长の光はある特定の色になります。このような波の2つが重なるとき、山と山が重なると强まり、山と谷が重なると弱まります。

シャボン膜は表面と里面で光が反射しますが、その间隔は见わけられないほどなので、2つの光は重なって见えます。ただし、里面で反射した光のほうが膜の厚さぶんだけ(膜の厚さの约2倍)长い距离を走って目に届きます。よぶんに走る距离がある色の波长と同じだと、目に届くときに波が强まるのでその色が浓く见えるのです(よぶんに走る距离が波长の半分だとその色は弱まります)。

山村 紳一郎(やまむら しんいちろう)先生
さまざまな雑誌や书籍、イベントで自然科学の最先端情报から科学の楽しみ方?游び方を、绍介?提案し続けるサイエンスライター。
和光大学非常勤讲师。成蹊学园サステナビリティ教育研究センター客员フェロー。

もっとしろう!

电球や蛍光灯、尝贰顿电灯、窓(外の光)など、光るもの(光源)の违いで虹にはちがいがあるでしょうか。ライトスタンドや懐中电灯などでも试してみましょう。

水と液体せんたくのり、洗剤の比率を変えると、シャボン膜の丈夫さは変化するでしょうか。また、ハチミツや砂糖などを加えたとき、その种类や量で起きる変化など、シャボン膜についてもくらべてみましょう。

まとめてみよう!

この実験には、
1:シャボン膜の色の観察
2:シャボン膜を丈夫にする工夫
の、大きく2つの内容があります。
それぞれについて考えながら、やったことや気づいたことをノートにまとめていくといいでしょう。

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