ひまじん日記

虫めがね（凸レンズ）の仕組みを楽しい実験を通して学びましょう。

第２回目は虫めがねや光路観察用レンズを使った３つの実験と、水が入ったペットボトルで絵を左右反転させる遊びを紹介しています。



上は絵の前に水の入ったペットボトルを置くと見え方がどのように変わるか実験したものです。

前回の実験と合わせてまとめると夏休みの自由研究になるかも？

詳しくは動画で！
【科学実験】虫眼鏡　凸レンズの実験②

虫眼鏡で実験しよう！

虫眼鏡と言えばレンズ、レンズとは切っても切れない関係です。
小学生の頃は虫眼鏡でよく遊び、中学生になってからは眼鏡、そして今では老眼鏡をかけています。
凸レンズ→凹レンズ→凸レンズと種類は年齢とともに変わっていますが、レンズとの付き合いは長～いです。

そんなレンズについて学ぼうと思い、実験動画を作りました。
特に虫眼鏡、凸レンズに焦点を当てました。



虫眼鏡は本来モノを拡大して見る道具ですが、よく遊んだのがこれ。
黒い紙に虫眼鏡の焦点を合わせて燃やしちゃうやつ。
今の時代は危ないからもしかしてやっちゃいけないのかなぁ？
とりあえず水を用意して万全を期してやってみました。
最近の夏の日差しは強いのであっという間に焦げちゃいます。
怖いですねー。取り扱いにはくれぐれも気をつけましょう。



凸レンズを通る光が一体どのようになっているのかスリットから細い光を発する装置を使って目に見えるようにしてみると一目瞭然です。
これがまた美しくて実験を忘れてしまいます。
しかし、光が曲がるなんて！



収れん火災と言って、水が入ったペットボトルなどもレンズのような役割を果たして光を一点に集めて火事を起こしてしまうこともあるから気をつけなきゃね。
レンズって面白い！
それにしても虫眼鏡をたくさん買い過ぎてしまった。

動画ではいろんな実験を紹介しています。
夏休みの自由研究など、お役に立てば幸いです。

凸レンズの実験　虫眼鏡で遊ぼう！　レンズの仕組み

浮沈子の原理を利用したおもちゃ「惑星探査ゲーム」です。
浮沈子（たれびん）が浮いたり沈んだりするのを利用してペットボトルの底にある惑星のサンプル（クリップ）をつり上げるゲームです。

作り方はとっても簡単。
惑星探査機は六角形のたれびんの先にクリアフォルダーで着陸する時の脚と六角ナット、針金をＬ字に曲げ釣り針のようにして取り付けました。



ゲームスタート！
ペットボトルをぎゅっと握って惑星探査機を降下させサンプルを引き上げます。
これぞサンプルリターン。
なかなか難しいミッションだけどとても楽しいです。



更にペットボトルの下からブルーのＬＥＤライトを当ててみました。
まるで海王星のようです。
やる気が一段とでますね。



続いて蓄光シールを貼ってブラックライトを当ててみました。
ペットボトルの中が幻想的な世界に！
まさに神秘の宇宙空間にいるようです。



動画では作り方、遊び方を詳しく紹介しています。
是非ご覧ください。

浮沈子のおもちゃの作り方　惑星探査ゲーム

ダンボールの空気砲で遊ぼう！
ダンボールの空気砲って皆さんご存知ですよね。
テレビや科学館などで一度は見たことがあるのではないでしょうか？
空気の弾を発射するのですが目に見えないので煙を入れて発射すると…
きれいな白い輪っかが！
渦輪って言うのですがとってもきれいで感動しますね。



煙には線香やドライアイスなどを使っても良いのですが、ライブなどで使うスモークマシンも安く入手できるようになったので嬉しいところです。
ただし室内で実験する時は煙探知機に反応してしまうので注意が必要です。



空気砲の渦輪に光を当てて観察すると幻想的な世界が広がります。
動画を撮影しスローで見ると渦輪がどのような動きをしているかよく分かります。



空気砲と言うとダンボールに丸い形の穴を開けがちですが、いろんな形の穴を開けてみて発射される空気の弾を観察してみると面白いかもしれません。



渦輪ができる仕組み、様々な形の穴からどんな空気の弾が飛び出すかなど動画で紹介しています。
夏休みの自由研究にも良いかもしれません。
是非ご覧ください。

科学実験 ダンボールの空気砲　渦輪のできる仕組み

ペットボトルとたれびんと六角ナットで簡単に作った浮沈子。
みんなも作ったことがあるのではないでしょうか？

ペットボトルをぎゅっと握ったりゆるめたりすると、水の中を上にいったり、下にいったり…
一体なぜ？って思います。



よく観察すると、上に行く時と下に行く時ではどうやらたれびんの中の空気の大きさ（水の量）が違うみたい。
ペットボトルを握ったりゆるめたりするだけで、なぜこんなことが起こるのでしょう？



科学のいろんな原理原則が見えてきます。
パスカルの原理、ボイルの法則、アルキメデスの原理。
浮沈子遊びを通して学ぼう。



ペットボトルをぎゅっと握ると…
↓
【パスカルの原理】
流体のどの部分にも同じ圧力
（ペットボトルの中はどの部分にも同じ圧力がかかる）
↓
【ボイルの法則】
気体の体積は圧力に反比例
（たれびんの中の空気の体積は圧力に反比例し小さくなる）
↓
【アルキメデスの原理】
押しのけた流体の重さだけ軽くなる
（たれびんの中に水が入り込んだ分、重くなる）



ペットボトルを握る力をゆるめると…
↓
【パスカルの原理】
流体のどの部分にも同じ圧力
（ペットボトルの中はどの部分も圧力が小さくなる）
↓
【ボイルの法則】
気体の体積は圧力に反比例
（たれびんの中の空気の体積は大きくなる）
↓
【アルキメデスの原理】
押しのけた流体の重さだけ軽くなる
（たれびんの中の水が出て行った分、軽くなる）

動画で詳しく解説しています。
是非ご覧ください。

浮沈子の原理　アルキメデスの原理

虫眼鏡カメラの作り方。
今回紹介するのは虫眼鏡カメラ。
実はこれ、前回紹介したスマホプロジェクターでもあります。
一台二役の優れものです。



虫眼鏡（凸レンズ）を通した像をダンボールの箱の中のトレーシングペーパーに映し出し、それを反対側から目で見る構造になっています。
実際の像は逆さまに映ります。

虫眼鏡カメラを使って江戸川で東京メトロ東西線の鉄橋を見てみました。
上が写真で下が虫眼鏡カメラで見た画像（反転しています）です。

像はざらざらしたトレーシングペーパーに移し出されるためクッキリはしませんが、逆にこの淡い光の感じが目に優しくて個人的には気に入っています。



東京ディズニーランドホテルもこの通り。
淡くふんわりとした感じに仕上がります。
印象派の画家の作品のようです。



この虫眼鏡カメラの原理はまさに目のしくみなんです。
ついでに目のことも勉強できちゃいます。
虫眼鏡（凸レンズ）のしくみからカメラ、人間の目の仕組み、と勉強を深めていけば素晴らしい夏休みの自由研究にもなりそうですね。

作り方、虫眼鏡カメラとスマホプロジェクターの仕組みについては動画で詳しく説明しています。
是非ご覧ください。

虫眼鏡カメラの作り方　凸レンズを使った工作

簡単にスマホをプロジェクターに。
スマホの画面を拡大して投影する「スマホプロジェクター」の作り方。

虫眼鏡とダンボールで簡単工作。
ダンボールの箱の一方に穴を開けて虫眼鏡を取り付け、中にスマートフォンをセットすれば準備完了。
白い壁に向けて置いて部屋を暗くます。

わおっ！
リビングルームがシアターに変身。



コツは部屋をできる限り暗くすること。
画面のサイズは１５インチくらいで、画像も暗く少々粗いですけど…
まぁまぁ楽しめます。映画館に来た気分。



手軽なので一度作ってみてはどうでしょう。やはり手作りが一番！
凸レンズの仕組みの勉強にもなります。
そしてこのスマホプロジェクター、実は虫眼鏡カメラにも変身するんです。
その話はまた次回にでも。



動画では作り方、プロジェクターの仕組みについて解説をしています。
凸レンズの仕組みを勉強して夏休みの自由研究としてまとめても良いかも。
是非ご覧ください。

スマホプロジェクターの作り方

静電気を蓄える装置があるんだ。
「ライデン瓶」っていうよ。
オランダのライデン大学で作られたからライデン瓶。
下の図のような装置です。



このライデン瓶を簡単に作ることができます。
材料はプラコップ２個とアルミホイルだけ。
プラコップで作るから勝手にライデンコップと命名したよ。



この材料ならおうちにある人も多いんじゃないかな。
もしなくても１００円ショップで簡単に揃うね。



作り方はとっても簡単！
アルミホイルを切ってプラコップに巻き付けます。
プラコップの展開図のように扇形っぽく切るとよりフィットします。



アルミホイルを巻き付けたプラコップを２つ作ります。



次にアルミホイルで細長い帯を作ります。



そのアルミホイルの帯をプラコップに入れ、もう一つのプラコップを重ねて挟み込んでしまえば完成です。



さあ、このライデンコップに静電気を溜めて遊びましょう！

動画はこちら
【工作】ライデンコップと静電気イライラ棒

これまで虫眼鏡を使って凸レンズの実験、工作を行ってきました。
さて、最終回は人間の目について触れます。

実は人間の目にも凸レンズの働きをする水晶体というものがあります。
光は水晶体を通って網膜に像を映し出し、この像が神経を通って脳に伝えられます。
これが人間の目のモノを見るしくみです。



近視の場合、網膜の手前で焦点が結ばれています。
故に凹レンズを使って焦点を後方へ移動させます



遠視の場合、網膜より後方で焦点が結ばれています。
故に凸レンズを使って焦点を前方へ移動させます。



虫眼鏡カメラでも焦点が合っていないと像がぼやけますね。
虫眼鏡から目のことまで勉強できちゃうなんて奥深いなぁ。

動画はこちら
【工作】紙コップで虫眼鏡カメラ

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下敷きを擦るとティッシュペーパーがくっつく！
その性質を利用して楽しく遊ぼう！ということでティッシュペーパーを人型に切り抜き、足を画用紙に貼り付けて固定しました。
これでティッシュペーパーの人間を操り人形のように静電気パワーで操れるはずです。

早速下敷きを擦って近づけると…
ティッシュペーパーの人間が勢いよく立ち上がります。
下敷きに引きつけられて両手をあげて右に左にゆらゆら。
面白い！



ふらふら動くのでお化けっぽい！
それっぽく見えますね。



人間４人にして揃ってダンス！
静電気パワー、すごいです。



工夫次第でやっかいな静電気も楽しく利用できますね。

動画はこちら
【科学実験】静電気　発生の仕組みと浮遊クラゲ