光学入門実験キット


  1. 概要
    日本の光学技術は,世界の最先端を誇っています.でも,学校教育の中での「光学」は,どうでしょうか? このキットは,光の持っている基本的な性質を「黒板や教科書」で理解するのではなく,体験を通して直感的に理解するために作られたものです. 光学入門実験キットは,東京工芸大学・物理学研究室・川畑助教授のアイデアを元に,ユニオプトが開発したものです.物理実験のテーマに採用されています.このキットで,光の反射,屈折の様子を直感的に体験できます.組み合わせを工夫することで,さまざまな実験が可能です.構成部品は,次のようになっています.parts


  2. 使用例
    • 反射の法則1
      鏡面に光が入射するときの,入射角と反射角が等しいことを学びます. Reflect2Reflect4

    • 反射の法則2
      reflect3ミラーに光を入射させてその反射光を観察するとき.ミラーをθ度回転させると,反射光は,その2倍の角度だけ偏向します.俗に,反射におけるθ-2θの関係などと呼ばれていますが,次のように実験を行えます.

    • 屈折の法則
      キットの中には,中を通り抜ける光の光路が観察できるプリズムやレンズが含まれています.次の2枚の写真でわかりますか.実際は,左写真のように観察できますが,これに対して,右写真のように,補助の線を引くと,教科書でおなじみの,スネルの法則を説明できます.

      Refract3Refract4

    • プリズムによる光の屈折 prism
    • 最小偏角
      プリズム材料の屈折率を調べるときの,最も有名な原理です.図のように,回転台の上にプリズムを載せて,レーザ光を入射させます.そして,スクリーン上に映った光点を観察しながらプリズムを回転させると,光点は,決まった位置で折り返します.この位置を最小偏角の位置と呼びます.屈折率を測定するときには,プリズムをこの位置になるようにセットして,その時の光の振れ角を測定します. 付属の目盛り台紙を利用すると,屈折率の測定も行えます.min-dev


      • 上のセットで,光源を白色光源に換えると,虹の七色(スペクトル)が観察できます.白い光は,虹の七色が混ざった色だったんだ!

        Refract2Refract0

      • 全反射
        全反射って何? 全反射を実験的に体験することって,結構難しいと思いませんか? 光の通り道が見えるプリズムを使うと,簡単です. Zenhan

      • レンズ1
        凸レンズは,光を集める性質があります.図のように,ハーフミラーと全反射ミラーをつかって,レーザー光を3つに分けて,それぞれが平行になるようにセットします. レンズによって,光が1点に収束することが確認できます.スクリーンを前後に動かして,レンズから焦点までの間で,3つの光点の距離を観察します.

        3-mirror

      • レンズ2
        上の実験を,白色光でやると右のようになります.(こっちの方が簡単かな)うっすらとですが,レンズの中の光の軌跡が見えるのが分かりますか? lens