光の屈折(像の見え方から考える光の性質)

中1

エネルギー

教材一覧光の屈折(像の見え方から考える光の性質)

単元 光の反射・屈折

目標 液体の入ったビーカーをレンズ代わりに、ビーカーに出入りする光の道筋から性質を見出すとともに、ビーカーと像との距離による像の見え方から光の規則性を理解する。

準備

観察・実験

【導入】ビーカーを通してみえる像はどのように変化するのだろうか?

  • 「切り取り」線で谷折りし、矢印の絵を立て、ビーカーをのせる
  • 矢印の絵をビーカー越しに見ながら、ビーカーに水を半分程そそぐ。

【実験1]光の道筋はどのようになっているのだろうか?

  • 2つの「光」の位置から光源をビーカーに照射し、ビーカーからの出口、矢印の絵に当たった位置に点をうつ。
  • 点を線で結び光路を描き、ビーカーの焦点を明らかにする。

【実験2】像が反転する位置はどこだろうか

  • 切り取り線で、矢印の絵を切り離し、ワークシートを山折り谷折りする。
  • 矢印の壁をビーカーに近づけ、反転する位置と焦点との関係を調べる。
  • 像の見え方で他に気が付いたことを調べる(例:左右に像が拡大されている。など)

【実験3】ビーカーへの入射角を変えて全反射する角度を調べる。

  • ビーカーへの入射角を変え、ビーカー内の屈折と谷折りした壁への反射角に注目して調べる。

[実験4]ビーカーの中の液体を屈折率から予想する。

  • ビーカー内の液体を変えて光を通過させ入射角と屈折角から求め予想する。

寒天によるレンズの作成

①ビーカーで寒天を固める

②寒天を取り出しカット

(鋭いカッターでカットし切断面を整える。切断面が悪いと乱反射します。)

③光源を当てて光の屈折・反射を確認

④寒天に砂糖を混ぜると屈折率を変化させられます。

市販のレンズ教材の型取りにより個人教材化(製菓用シリコンで型取り)

①シリコンでレンズを型取り、レンズ寒天を作成

②寒天に砂糖を加えたりなど、固めるものを変えて屈折率の違いを比較できる。

(上段)原型のアクリル製レンズ

(下段)複製した寒天製レンズ

③複製したレンズによる屈折比較実験

(緑色レーザーポインタで実験)

A:原型のアクリル製レンズ

B:複製した寒天レンズ

 

市販のレンズ教材の型取りにより個人教材化(おゆまるで型取り)

①おゆまるは手軽だが、十分に加熱して軟化させないと型取りは難しい。

②おゆまるくんはシリコンと異なり、高温で軟化するため固める材質に注意が必要

(上段)原型のアクリル製レンズ

(下段)複製した氷レンズ

③複製したレンズによる屈折比較実験

A:複製した氷レンズ

B:原型のアクリル製レンズ

 

実験レポ