異なる物質の境界での光の進み方を調べよう!

~屈折と全反射~

 今回も簡単な実験から始めていきたいと思います。光の屈折現象を利用した様々な導入実験から始めていきましょう。ストローが曲がる。金魚が増える。、円玉がなくなる。色々な実践事例が教科書に載っています。私が最近ハマっているのは理科の大先輩に教わったギロチンキューピーです。円形水槽に水を張り、そこに普通のキューピー人形を首まで沈めます。観察者は側面からキューピー人形を見るだけです。後は水槽のキューピー人形をくるくる動かします。世にも恐ろしいギロチンキューピーがシンクロしています。キモいっ!キモすぎるっということでYouTubeにアップしましたのでぜひ見てください。

 このような導入をしたあと教科書を確認して実験の説明に入りましょう。今回の実験では透明の半円形レンズを使います。最近ではレンズではなく、水を使った光の屈折実験装置がありますが、私は昔ながらの方が好きなので、今回は半円形レンズを使っての説明をさせてください。光源装置も使い慣れてきていると思います。暗闇に光る1本の光の筋が、何か規則性をもって折れ曲がる姿は結構美しく、地味にはまっている生徒さんもいますので、机間巡視しながらアドバイスして実験の結果を待つことにしましょう。今回の実験のポイントはきちんと半円形レンズの中心に当てることと全反射について伝えることも含まれています。もし教科書にあるような実験装置や曲がったアクリル棒、家ペットボトルから溢れ出る折れ曲がったレーザー光などを用意できれば最高です。できれば生で見せてあげてほしいと思います。どうしても動画教材だと迫力が伝わらないのです。

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 もう一つ屈折角の関係(折れ曲がる角度)の教え方についても工夫が必要かと思います。この部分の規則性は私が中学校の時に全く理解できていなかったのですが、高校生になって何かの参考書を読んだ時に突然納得できた内容をお伝えしておきます。それは光も我々と同じで進みやすい時と進みにくい時があるという話でした。本当か嘘か分かりませんが光を擬人化して「めっちゃ混んでいる渋谷のスクランブル交差点を渡るのと、誰もいない道路を歩くのではどちらがスムーズに歩きやすいですか?」という質問だったと思います。なんとなく頭の中で「スカスカの方が自由になりやすいんじゃね?」とか「ぎゅうぎゅうに詰まってたらそもそも進めないし、めちゃくちゃ遅くなるんじゃね?」みたいなそんな適当な考え方のイメージができたことは幸いでした。これを中学校のこの時点で説明に使ってみるといけそうな気がします。

 

 「空気」と「水」もしくは「空気」と「油」や「ガラス」の境界面ついて考える問題しか出題されていません。明らかに空気の方がスカスカですよね?空気がガラスとか水より濃くなることはないと思います。そうやって考えると角度が大きい=のびのびできるスカスカの状態、角度が小さい=ぎゅうぎゅうキツキツの状態だとイメージできそうです。

「こういう現象だからそのまま覚えなさい!」と言われ続けていた物理現象が納得して覚えられた思い出でした。この光の単元で何かもっといい方法があったら教えてくれるとありがたいです。よろしくお願いします