光の屈折を利用しよう!矢印を反対に向けるよ!

実験動画

動物には嗅覚がとても優れており、犬のように嗅覚に頼る生き物もいれば、聴覚が優れ、コウモリやイルカのように聴覚に頼る生き物もいます。

一方で私たち人間はどうでしょうか?

視覚に頼る生き物です。

百聞は一見に如かずということわざがあるように、私たちは目から多くの情報を得ています。

見えるということは目に光が入ってきているということなのですが、今回はそんな光を使った不思議な実験をしようと思います。

動画⇩

1.実験の方法

今回使用するのは以下の3点。

・ガラスのコップ

・反対向きに書かれた文字や記号

・水

ガラスコップの後ろに反対向きに書かれた文字や記号を置き、後はそこに水を入れるだけです。

注意しなければいけないのは、見る位置によって反対には見えないということ。

うまく反対に見える位置を確認しましょう。

位置によって大きく見えたり、小さく見えたり、伸びて見えたりと見え方が異なるので、それもそれで面白いですよ!

2.なぜ文字は反転するの?

文字が反転するのは光が屈折するからです。

光は違う媒質を通る時、今でいうガラスや水を通ると、屈折します。

なぜ屈折するのか?

空気中での光の速度は秒速約30万キロメートル、1秒で地球7周半できる速さです。

これはご存知の方も多いと思います。

では、水中はというと3/4に落ちまして、秒速22.5万キロメートル、ガラスでは2/3の20万キロメートルに落ちてしまいます。

空気のようにスカスカだと光も進みやすいですが、分子が集まっている水やガラスでは進みにくいんですね。

で、ですよ。

順調に空気中を進んでいた光がガラスや水に差し掛かるとどうなるのか?

こんな風に例えましょう。光は波の性質を持つんですが、今回は横並びに人が何人も並んでいる姿を想像してください。1列に行進しています。

まっすぐ突入すれば、問題ありませんが、上図のように角度が付いているとどうでしょう。

内側の人と、外側の人で、速度が落ちるタイミングが変わりますよね!

だから屈折しちゃうんです。

そして、この屈折した光が、交差し、私たちの目に届くので、文字は反転しているように見えます。

つまり、今回の実験はこの屈折を上手く利用して、反対に見えるようにカメラの位置を上手く調節したわけです。

100円ショップのコップと水があればできる実験ですので、皆様もぜひやってみて下さい。

3.さいごに

光の屈折を利用し、虫メガネやメガネ、また、光学顕微鏡など様々なものが作られています。

小さいものを大きく見ることができるんですね。

焦点が合うところ以外では様々な見え方をするので、自由研究にはもってこいの実験であると思います。

光がなぜ屈折するのかというイメージがまずつかめれば、あとは角度やレンズの形を考えることで分かってくるはずです。

また、波長によって屈折率が変わるということもわかるのではないでしょうか?

そうすることでいろんなことが見えてきますよ!

ぜひ、自分でもやってみて下さい!

また次回の実験でお会いいたしまよう!

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