試してフシギ

屈折率隠れても、水はすべてお見通し(No.241)

隠れても、水はすべてお見通し 隠れても、水はすべてお見通し

実験監修:教育学博士 滝川洋二 
※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

なんでだろう?

ゼリー状の丸い粒が入った水槽に水を注ぐと粒が消えて隠れていた絵が現れました

そうなんだ!

本当に丸い粒は消えてしまったのでしょうか?水中を手で探ると粒が確かにあるのがわかり、水から出すと形も見えます。この粒の正体は、高吸水性ポリマーという物質です。高吸水性ポリマーは、非常に多く の分子が網目状につながった高分子化合物で、網目の中に大量の 水分子を取り込むという特徴があります。そのため、十分に水を含んだ嵩吸水性ポリマーは、ごく細い糸状の網目に包まれた水の塊といえます。光は、異なる物質の境界を通過するときに進行方向が曲がり(屈折)、一部の光を反射する性質があります。そのため、空気と水のように透明 な物質どうしでも、光の曲がり方(屈折率)が違うと境界面が見えます。水を取り込んだ高吸水性ポリマーはほぼ水なので、空気中では境界面が見えますが、水中では境界面が見えなくなるのです。

①透明のコップ
②ゼリー状の園芸用保水剤(水を含んだ高吸水性ポリマー)
・貼り付ける絵など
・セロハンテ—プ
・水

実験で使用した材料の詳細

・透明のコップ 日本デキシー デキシークリアーグラス
・園芸用保水剤 大創産業 ジュエルポリマーパール(クリア)

※実験材料の一例です。準備する際の参考にしてください。

[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。
・必ず手順を読んでから工作・実験を行ってください。
・器具の取り扱いには十分注意し、けが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

    コップの外側に絵などを貼り付け正面から見えないように園芸用保水剤を入れます。

  • 2

    コップに水を注ぎながら、 見え方を観察します。

実験を成功させるコツとヒント

・保水剤はゼリー状のものを使用してください。粉末状の保水剤はこの実験には向きません。

ガラスも消せます。
屈折率マジックに挑戦!

ガラスと水では屈折率が違うので、水中でもガラスは境界面が見えます。そこで、ガラスと同じ屈折率の液体を使ってガラスを消してみましょう。身の回りにあるものでガラスの屈折率に近い液体は油です。容器にガラス製品を入れ、サラダ油を注ぎます。完全には消えませんが、ほとんど見えなくなります。また、水中で消えた高吸水性ポリマーを見えるようにすることもできます。水に塩や砂糖を溶かして、ポリマーのまわりの屈折率を変えてやればいいのです。

見えないところで大活躍!
暮らしの快適を支える高吸水性ポリマー

高吸水性ポリマーは、その名の通り、自らの質量の100倍から1000倍もの水を吸収する不思議な物質です。しかも、いちど吸収した水は、力を加えてもほとんど放しません。この性質は数多くの製品に利用されされ、身の回りで活躍しています。
高吸水性ポリマーは、どんな形状に加工しても大量の水分を吸収し、逆戻りしにくいので、紙おむつや携帯トイレにうってつけです。また、含ませた水分を長時間保持し、少しずつ放出する性質は、各種の保水剤や芳香剤に利用されています。さらに、高吸水性ポリマーを土に混ぜると、極端に乾燥した土地でも植物を育てることが可能になります。深刻な問題となっている砂漠化を防ぐ手段として、大きな期待が寄せられています。

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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