ようこそ！「光と色と」へ
| 固定リンク
2020年9月28日 (月)
満月と月食の関係
月食は月が満月の位置にいる時に起きる
月が地球の影に覆われる月食。月食は月が満月の位置にあるときにだけ起こります。月が満月の位置にあるとき、月と太陽の間に地球が入るからです。本ブログの記事「月の満ち欠けの仕組み」に掲載した下記の図の満月のようになります。つまり、月－地球－太陽が一直線に並ぶときに、満月も起こり、月食も起こります。
満月と月食は何が違うのか
上の図だけを見ると、月と地球と太陽が一直線に並ぶ時には、月が地球の影にすっぽりと隠される皆既月食になりそうです。しかし、月食が怒るのは稀で、日常の経験からもわかるとおり、月が満月の位置に来るたびに月食になるわけではありません。なぜ、満月になるのでしょうか。
実は、月の公転起動と地球の公転軌道は次の図のように5.14度ずれています。
地球と月の公転軌道のずれ
この公転軌道のずれのため、月が満月の位置にいるとき、多くの場合は地球の影からずれたとろにいます。満月が地球の影と重なるところに入った場合に月食となります。満月が影の一部で隠されている場合は部分月食となり、満月が地球の影の中にすっぽり入ると、皆既月食となります。地球の影の大きさは満月３個分ぐらいの大きさです。満月が影のどの部分で重なるかによって、皆既月食の時間が変わります。
【関連記事】
2020年9月27日 (日)
光のスペクトルと原子
光のスペクトルと原子 (サイエンスシアターシリーズ 電磁波をさぐる編)
板倉 聖宣 (著), 湯沢 光男 (著)
題名から分かるように、光のスペクトルについて解説した本です。簡易分光器の型紙とホログラムシート（透過型回折格子）が付属していて、分光したスペクトルを観察を行うことができます。カラー写真で様々なスペクトルが掲載されています。
電磁波の歴史年表が巻末にあり、これも役に立つと思います。
単行本: 138ページ
出版社: 仮説社 (2008/12)
ISBN-10: 4773502096
ISBN-13: 978-4773502091
発売日： 2008/12
商品の寸法: 20 x 14.8 x 1.4 cm
目次
第１幕 色とスペクトル
プリズムとホログラムシート/〈回折格子板〉を作る／簡易分光器／簡易分光器の組み立て方／分光器の話／太陽からくる光の色（スペクトル）は／白熱電球の光も太陽と同じような色に分かれるか／ニュートンの分光学の研究／虹はなぜ見えるか／白熱電球に赤いセロハン紙をかけて分光器で見たら／赤と緑の光を重ね合わせたら／光の三原色と目／黄色い紙が黄色に見えるのはどうしてか／緑色の紙に赤い光だけを当てたら何色に見えるか／〔補足〕木の葉は緑，植物がよく育つ光は何色？
第２幕 原子とスペクトル
蛍光灯のスペクトル／新しいタイプの蛍光灯のスペクトルは？／ろうそくの光を分光器で見たら／マグネシウムのスペクトル／アルコールを燃やしたときのスペクトル／アルコールに食塩をまぜて燃やしたときのスペクトル／炭酸水素ナトリウム（重曹）と味の素を燃やしたときのスペクトル／塩化リチウムの場合／炎色反応とスペクトル／ブンゼンとキルヒホッフ／花火の話
第３幕 太陽と星のスペクトル
フラウンホーファーが発見した〈太陽スペクトルのなぞ〉／太陽光線と白熱電球では，その連続スペクトルに違いはないか／太陽黒線のなぞにいどむ科学者の登場／ナトリウムの輝線が暗くなるなぞ／太陽黒線のなぞ解明で新しい原子を発見／太陽スペクトルから新原子「ヘリウム」の発見／原子から宇宙まで
コラム 原子が光を出すしくみ
授業書《光と原子》の紹介
特別付録 〈簡易分光器〉作成用ホログラムシート
2020年9月18日 (金)
光の反射の実験で半円レンズが使われる理由
光の反射の実験のときに半円レンズを使う場合があります。次の図のように、光線を半円レンズの曲面からレンズの中心に向けて入射し、入射角と反射角が等しいことを確認します。
半円レンズによる反射の実験
なぜ反射の実験に半円レンズが使われることが多いのでしょうか。それは半円レンズの中心に向かう光線および半円レンズの中心で反射する光線が半円レンズの曲面で屈折しないからです。光線が曲面の接線に対して垂直になっているため、そのまま直進するのです。
そのため任意の入射角で光を入れたときに、必ず入射角＝反射角になることを容易に確認できます。四角いガラス板の場合は、光が入射する点と射出する点で屈折するため、上図のようにはなりません。
光線を半円レンズの中心からずれた位置に向けて入射すると、光線は曲面で屈折します。ナリカチャンネルに半円レンズの反射の実験の様子の映像がありました。
反射の実験で半円レンズを使うと、屈折の実験にスムーズに移行できます。
2020年9月15日 (火)
虹は七色か六色か―真理と教育の問題を考える (ミニ授業書)
板倉聖宣 著
日本では多くの人が虹の色は７色と答えますが、もともと日本人は虹の色を7色とは認識していませんでした。日本人が虹を7色と認識するようになったのははイギリスのアイザック・ニュートンの研究に基づく教育によるものです。実際に虹を見ていると、７色を見分けることが難しいことはよくわかります。他の国では６色や５色と見ているところもあります。米国も昔は７色だったそうですが、６色にしか見えない虹をわざわざ７色とするのは教育上よろしくないという提案があり、現在では６色になっているそうです。
古い文献にまで遡って虹の色は何色なのかを追求していく、非常に興味深い本です。虹の色について詳しく知りたい人にお勧めです。本の大きさは小冊子です。
説明
内容（「MARC」データベースより）
虹の色は日本では七色が常識だが、アメリカでは六色が常識になっている。この虹の色数の違いから、人々の教育や科学あるいは認識というものについての「考え方」そのものを、分かりやすい文章で解き明かす。
著者略歴 (「BOOK著者紹介情報」より)
板倉聖宣
1930年東京下谷(現・台東区上野)に生まれる。1959年国立教育研究所に勤務。1963年仮説実験授業を提唱。1973年遠山啓氏らと教育雑誌『ひと』を創刊。1983年編集代表として月刊誌『たのしい授業』を創刊(仮説社)。1995年私立板倉研究室を開設(本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)
発売日 : 2003/8/17
文庫 : 60ページ
ISBN-10 : 477350174X
出版社 : 仮説社 (2003/8/17)
ISBN-13 : 978-4773501742
目次
- 虹は何色か
- 再び、虹は何色か
- アメリカでは“虹は六色”と思われている理由についての４人の学者の考え
- アメリカ人は、ずっと以前から“虹は六色”と考えていたか
- 日本人はずっと以前から“虹は七色”と思っていたか
- ニュートンが分光学の研究をはじめた当時のイギリスでは“虹は七色”が常識化していたか
- アメリカ人はいつごろ、なぜ“虹は六色”と考えるようになったか
【虹に関する記事】
虹ができる仕組み
2020年9月 8日 (火)
カメラの基本的な仕組み
カメラの基本的な仕組み
次の図は、カメラの基本的な構造を示したものです。実際のカメラは、凸レンズ1枚ではなく、複数のレンズを組み合わせることによって、収差などの問題を低減するよう工夫されていますが、原理としては1枚の薄い凸レンズがついていると考えることができます。
カメラの基本的な仕組み
絞り（Fナンバー）とシャッタースピードの関係
カメラは物体からやってきた光をレンズで集光し、フィルム上に像をつくります。このとき、絞りによってカメラに入る光の量が調整されます。絞りはFナンバーで決まります。また、フィルムを感光させる時間はシャッタースピードで決まります。フィルムにある一定量の光をあてることを露出といいます。フィルムにあたる光の量をEV値といい、EV値は、Fナンバーとシャッタースピードの組み合わせで決まります。
EV値とシャッタースピードの関係
像の明るさはFナンバーの2乗に反比例し、Fナンバーが小さいほど光の量が増えます。そのため、暗いところで写真を撮影するときには、Fナンバーを小さくして、シャッタースピードを長くします。しかし、シャッタースピードを長くすると、手ぶれが生じたり、物体が動いているときには像がぶれたりします。したがって、暗いところではストロボを使って光の量を増やして撮影する必要があります。
カメラのピント合わせ
凸レンズで物体の実像をつくるとき、物体とレンズの位置によって、像ができる位置（スクリーンの位置）が変わります。
凸レンズでできる実像
ところが、カメラではフィルム面を動かすことができないため、物体までの距離にかかわらず、常にフィルム面に鮮明な像を結ぶようにしなければいけません。そこで、カメラのピント合わせは、レンズの位置を前後に動かすことによって行います。フィルムの位置が焦点深度の範囲に入るように、レンズの焦点距離が調整されます。Fナンバーを大きくすると、焦点深度が大きくなります。
携帯電話などん使われている単純なカメラは、レンズの位置が固定されていて、焦点距離を変えることはできません。このようなカメラでは、レンズを小さくして焦点深度を深くしています。最近のスマホのカメラでは焦点距離の異なる複数のレンズを搭載したものあります。
スマホのデュアルカメラ とトリプルカメラ
【関連記事】
最近のコメント