実験Ｄ．ＢHEADLINE
テーマ『光は曲がる？』
目的：
レンズでの光の曲がり方は、以前、行った。ほかの環境での光の曲がり方を実験を通して体感しながら確認する。
注意：
・レーザーポインターを使うとき、目に光が入らないようにします。
概要：
液体によりどのように光が曲がるのか？角度は？
準備：
分度器シート作成
備品：
① プラスチック容器 四角：：各グループ２
② プラスチック容器 円形：１
③ プラスチック容器 長方形：各グループ１
④ 発泡スチロール浮き：１
⑤ ストロー：各グループ１
⑥ 発泡スチロールお椀：各グループ１
⑦ コイン：各グループ１
⑧ 砂糖水（濃度８０％）か 水あめ
⑨ 鉛筆：２
⑩ 分度器シート：各グループ１
進め方：
１、 さて、レンズを通さなくとも光は、曲がります。ここにプラスチックでできた容器があります。分度器シートを容器の下に敷きます。横からLED光源で分度器の中心を指します。光は、まっすぐに５０度を指すようにします。次にここに水を入れます。（牛乳を数滴たらします。）。光の筋の角度は、どうなりますか？
２、 水中に入った光は、わずかに曲がります。「屈折」といいます。光は、ある物質から別の物質に入ると、曲がるという性質があります。
３、 さて、水とは違った液体ではどうなるでしょうか？ ここに砂糖水（水あめ）を用意しました。砂糖水の濃さは、８０％（全体容量１００ｇとするとの水２０ｇと砂糖８０ｇ？）別の容器に入れて観察してみてください。これではどうでしょうか？ 比較してください。→水あめで観察したが、それほど差異がなかった。
４、 曲がり方がより曲がりましたか？ 液体により屈折する率＝屈折率が異なります。
水より濃い砂糖水のほうが、より曲がるようです。
これらから、光が入る物質により曲がる量は違うということです。
＊環境を考えて、材料に油などを使うと廃棄が気になる。
例： 水＜オリーブ油＜８０％砂糖水
５、 そもそもなぜ、曲がるのでしょうか？難しい話になりますが、光が進む速さは、空気中を進むときと水やガラスに入った時の速さが違うのです。イメージとして、皆さんが、運動会で、徒競走の列を組んで、行進しています。運動場に水たまりがあり、一番スタートの組の端の人が水たまりに入ってしまい、進み方が遅くなりました。でも反対側の人は、まだ、水たまりに入っていないのでどんどん進みます。どうなりますか？ 内側を中心に曲がり始めますね。このようなことが起きていると考えてみてください。
６、 さて、今までは空気から液体に向かって光を入れました。次には、液体側から空気に向かって光を入れたらどうなるか見てみましょう。ここにフタのついた容器があります。ここに水を半分入れます。よく蓋をして水が漏れないようにします。容器を縦にします。ポインターを容器の側面に沿って、移動しながら内側中心に向かって光を差し込んでみましょう。どうですか？
７、 あるところで、光が、空気の所にいかずに、水面で反射して水側に戻ってきます。
これは、「全反射」という現象です。金魚の入った水槽を下から眺めると、水面が鏡のようになって金魚が映っていることがあります。
８、 再現として、浮きを使って見てみましょう。
底から見ると、水面裏に浮きが映っている。！！！
９、 今日の実験、体験をもとに次の現象を考えてください。
１０、 コップに入れたストローが曲がって見えます。今までの実験から、どうしてか考えてください。
１１、 お椀の底に置いたコインがぎりぎり見えないところから覗きます。次に、誰かに水を入れてもらってゆくと見えてくる。どうしてでしょうか？
１２、 透明な長方形の容器の向こう側に鉛筆を立てます。ここに水を半分の深さまで注ぎます。少し斜めから覗いていると、水面の下側が切り離されていきます。どうしてでしょうか？
１３、 LED光源で鉛筆側から光を入れてみましょう。水で満たされた容器を通った光はどうなっていますか？
＊鉛筆の風景は、容器の水で屈折して入ってくるので、水のないところの風景とずれが出るのです。
写真では、マジックペンを対象にし、覗き見る角度は、図と逆です！
１４、 さて、いろいろなことを実験や体感しました。身の回りで光が曲がる現象を探してみてください。大空に見えた虹も、空気中の水の粒と光の屈折と反射によります。
＊別件ですが、有名なアインシュタインは、重力で時空が曲がるので、光が重力で曲がると言いました。
