○こんな実験です 波動としての性質に反射や屈折があります。ここでは直角プリズムを用いますが,鏡と同じように反射し,しかも透明な面で反射することが意外で興味深いです。また,プリズムを2個組み合わせると倒立像を正立像にすることができるため,地上用望遠鏡や双眼鏡に利用されます。 ○こんなことが分かります 光の屈折や全反射の様子を体験することができます。直角プリズムを2個組み合わせると,倒立像が正立することが分かります。 ○原理 直角プリズムに入射した光は,右図のように45°の面で全反射され,外に屈折光がもれません。したがって,元の方向へ効率よく光を反射します。 この直角プリズムを2個組み合わせることにより,潜望鏡を作ることができます。 |
直角プリズムを2個用いた潜望鏡。本体はプラ板を利用している |
潜望鏡の原理図。目から離れた場所から,正立した像を観察することができる |
ボードの裏から見えるぞ |
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○準備しよう 直角プリズム(2個),型紙,厚紙またはプラ板,はさみ,アクリルカッター,定規,スプレー糊,両面テープ 潜望鏡の原寸大設計図(pdf) 潜望鏡簡易版(筒の伸縮無し)設計図(pdf) |
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理科大好きボランティア 青谷地区公民館 '07.6.2 |
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○作ってみよう @ 型紙(pdfファイルをdownloadしてください)を厚紙やプラ板にスプレー糊で貼ります。 A 型紙にそって周囲をはさみやアクリルカッターで切り,折れ線上をアクリルカッターで溝(山折りの山側に)をつけます。 B 直角プリズムの側面に両面テープを貼り付け,光軸や角度がずれないように潜望鏡本体に固定します。 C 本体を箱になるように組み立てて完成です。 ○製作の注意 @ アクリルカッターの折れ線の傷が浅いとプラ板が割れやすくなり,深いと切れてしまいます。初め練習してから製作した方がいいです。 Aプリズムを両面テープで潜望鏡本体に固定するときは,プリズムの側面に両面テープを貼って固定します。斜めの反射面に両面テープをはると,全反射の性質が失われて接着面が見えます。 |
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プリズム流での光線の進路。必ず,入射光線の方向に反射されます。 |
○遊び方 型紙の右側は,左側よりも大きくしてあります。左側の筒に右側の筒をかぶせるようにして,状況に合わせ,観測する筒の長さを調整します。 ○こんなことができます 上下の筒ののぞき窓を同じ側にすると,後方を観測することができます。対物レンズや接眼レンズを付けて,本格的な潜望鏡に発展させてみましょう。 ○遊び方の注意 車の往来のあるところでは,潜望鏡に夢中になると危ないです。また,水にもぐって使うと,防水しないと水の屈折率が影響して見え方が異なるでしょう。 ○開発の経緯 直角プリズムは,秋葉原の秋月電子から10個単位で購入すると,1個100円で販売されていました(平成19年2月)。子どもの頃はプリズムをのぞいて,周囲のものの周辺が虹色に見えたりして,大切な宝ものでした。単眼鏡の工作にも使えます。 |
島津記念資料館の潜望鏡カットモデル。直角プリズムが使用されている |
潜望鏡簡易版 筒の伸縮をなくして,小さな子どもで作りやすいようにした。設計図(右図)は,原寸大のものが上のリンクよりdownloadできる |