試してフシギ

光の全反射あっ、消えた!あっ、見えた!(No.146)

あっ、消えた!あっ、見えた! あっ、消えた!あっ、見えた!

実験監修:愛知工業大学客員教授 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

どうしてなのかな

空のペットボトルにイルカを入れて水の中に沈めると、アレッ!? 水の中のペットボトルは見えるのに、水面より下のイルカの姿が消えてしまいました。でも、ペットボトルの中に水を入れると、消えたイルカの姿が現れます。

そうかなるほど

ペットボトルの外は水、イルカは空のペットボトルの中、つまり空気の中にあります。どちらも透明だから、中のイルカが見えてもよさそうなのに見えないのは、水と空気では光の屈折率が違うからです。密度の大きい物質の屈折率は高く、小さい物質は低い。水(屈折率の高い物質)から空気(屈折率の低い物質)に光が進むとき、水と空気の境界面に近い(入射角が大きい)角度で見ると、境界面で光はすべて反射されてしまうため、境界の向こう側の空気の中にあるイルカは見えなくなります。でもペットボトルの中に水が入ると、光はペットボトルの水の中を直進してイルカで反射します。だからどこから見ても中が見えるようになるのです。

材料

1. 炭酸飲料用500m
ペットボトル(円筒形) 1本
2. ペットボトルに入る大きさの人形
(イルカ)や造花など

工作の完成品

道具

•カッターナイフ
•キリ
•彫刻刀(丸刀)
•ビニールテープ
•水を入れる容器(バケツなど)

[工作の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    ペットボトルを上から8cmの位置で水平に切ります。

  • 2

    ペットボトルの底に数カ所、キャップの中央に1カ所、キリと彫刻刀を使って穴をあけます。キャップの穴は指でしっかりふさぐことができるサイズで、なるべく大きな穴をあけましょう。

  • 3

    ペットボトルの中へ人形(イルカ)や造花を入れます。

  • 4

    2つに切ったペットボトルを重ね合わせ、水が入らないようにビニールテープを巻きます。

[実験の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    キャップの穴を押さえながら、水を満たした容器の中にペットボトルを沈めます。このとき、ペットボトルの中は空気で満たされています。容器の近くの斜め上からペットボトルの側面を見ると、ペットボトルが鏡のようになり、イルカの姿が見えなくなります。

  • 2

    そのままの状態で指をキャップの穴からはなします。穴から空気が抜けてペットボトルの底から中へ水が入り、イルカの姿がすべて見えるようになります。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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