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光を体験しよう ?光のじっけん室?

レンズとミラーを作ってみよう

楽しいペットボトルレンズ

小さいペットボトルは…?
むずかしさレベル 1

大きなレンズと小さなレンズ、「ものがより大きく见える」のはどちらのレンズでしょう。レンズのしくみを考える実験です。

準备するもの

  • ペットボトル 大小2本
    (炭酸饮料用の円とう形のもの。1.5リットルと500ミリリットルのものが使いやすい)
  • 白い纸
  • 新闻纸など

组み立てよう!

step1 すすめ方
大小2本のペットボトルに水をいっぱい入れます

大小2本のペットボトルに水をいっぱい入れます。

大小2本のペットボトルに、水をいっぱいに入れてキャップをしておきます。

観察してみよう!

それぞれを横に寝かせ持ち、新闻纸の上にかざすなどしてその文字の见え方のちがいを観察します。

step1 すすめ方
见え方を比べます。大きいペットボトルは…?

见え方を比べます。
大きいペットボトルは…?

小さいペットボトルは…?

小さいペットボトルは…?

同じように2本のボトルを白い纸の上にかざし、電灯の光の像が紙の上にできるように、紙とボトルとの距離(きょり)を調節します。できる像の大きさと、ボトルと紙との距離(きょり)を比較(ひかく)します。

水を入れたボトルはレンズのようにはたらきます。太阳の光を集めると燃えやすいものに火がつく可能性がありますので、実験が终わったら水は捨てておきましょう。

もっとしろう!


なぜ

円とう形のボトルの断面は円ですが、これは「中央が厚くて周囲がうすい」とつレンズと考えることができます。つまり、水の入った円とう形ボトルは、丸まっている方向にはレンズとしてはたらくのです。このため、新闻纸の上にかざすと、文字が一方向に拡大されて见えます。

大きなボトルと小さなボトルでは、意外なことに小さいボトルの方が、拡大するパワーがあります。また、焦点距离(しょうてんきょり)は短く、できる像は小さくなります。
これはとつレンズでも同じで、大きいレンズは一般に焦点距离(しょうてんきょり)が长く、拡大するパワー(ルーペとして使ったときの倍率)は小さくなり、小さいレンズはこの逆になります。

実は、レンズの焦点距离(しょうてんきょり)などを决めているのは、面の曲がり具合(曲率半径の大きさ)なのです。面の曲がり方がきつい(曲率半径が小さい)场合には、焦点距离(しょうてんきょり)が短くなり、ルーペとして使ったときの倍率は大きくなります。しかし、曲がり方がきつい(半径が小さい)わけですから、大きなレンズはできないことになります(以上は、レンズの材质が同じ场合です)。

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。

まとめてみよう!

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