光の分解じっけん 懐中電灯で円形の虹

懐中電灯で円形の虹

光がレンズを通るとき、プリズムのようなくっ折が起きていることを確かめます。うまく条件がそろうと、きれいな円形の虹を見ることができるでしょう。

用意するもの

  • 懐中(かいちゅう)電灯
  • 虫眼鏡(大)
  • 黒い紙
  • 両面テープなど
  • はさみ
  • 白い紙(または白壁(かべ))

すすめ方

  1. 懐中(かいちゅう)電灯の先たんの直径をはかり、そのおおよそ8~9割ぐらいの直径の円ばんを、黒紙を切ってつくります。
  2. 虫眼鏡のレンズの真ん中に、この黒紙の円ばんを両面テープ(1カ所でよい)で軽く止めておきます。
  3. 部屋を暗くし、懐中(かいちゅう)電灯をつけて白い紙または白壁(かべ)に光を当てます。このとき、焦点(しょうてん)調節のできる懐中(かいちゅう)電灯なら、光がなるべくいちように、丸くなるように焦点(しょうてん)を調節します。
  4. 黒紙を取り付けた虫眼鏡を、懐中(かいちゅう)電灯の前にかざします。このとき、黒紙の円ばんと懐中(かいちゅう)電灯の中心ができるだけそろうようにします。
  5. 白い紙または白壁(かべ)に当たっている光は、細い円になっているはずですが、この円をよく見ると、虹(にじ)のような色に分かれているのがわかるはずです。白い紙、虫眼鏡、懐中(かいちゅう)電灯の距離(きょり)を変えて、よく見えるように調節します。

注意!!

白い紙あるいは白壁(かべ)に近づいて観察するとよくわかりますが、暗い中で転ばないように注意しましょう。

なぜ?

懐中(かいちゅう)電灯から出た光は、虫眼鏡のレンズでくっ折しています。このとき、虫眼鏡レンズのへりの部分だけを考えると、ちょうどプリズムのような三角形の断面になっています。そしてプリズムのような形を通り抜けると、光は虹(にじ)の帯に分解します。つまりこの実験は、ぐるりと輪になったプリズムに、光を通している…ということになります。
なお、この現象は真ん中に黒い紙の円ばんをはらなくても、起きています。ただし、真ん中の光はたいへん明るいため、周辺にできる虹(にじ)が見えにくくなるのです。なれたら、黒い紙の円ばんをはずし、レンズだけだとどのように見えるか、調べてみましょう。

懐中(かいちゅう)電灯の先端の直径をはかります。

懐中(かいちゅう)電灯の先端の直径をはかります。

はかった直径のおおよそ8~9割ぐらいの直径の円を黒紙を切って作ります。

はかった直径のおおよそ8~9割ぐらいの直径の円を黒紙を切って作ります。

虫眼鏡のレンズと黒紙の円を止めます。

虫眼鏡のレンズと黒紙の円を止めます。

黒紙を取り付けた虫眼鏡。

黒紙を取り付けた虫眼鏡。

部屋を暗くし、白い紙、白壁(かべ)に光を当てて観察してみましょう。

部屋を暗くし、白い紙、白壁(かべ)に光を当てて観察してみましょう。

光のじっけん室 光の分解じっけん

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