ボールペンのプリズムで虹を見よう！

「小学生向けの、自由研究にいい題材が何かないかな」
「お天気が悪いから、家の中でもできる実験がしたい」
「提出期限も迫ってるし、家にあるものでできて、時間のかからない簡単な実験を探さないと…」
自由研究の題材が見付からず、悩まれている方も多いのではないでしょうか。

この記事では小学校3～6年生の自由研究にピッタリな「ボールペンのプリズムで虹を見る実験」について紹介しています。また、記事後半ではプリズムに光を当てるとなぜ虹ができるのか、その原理についても解説します。

実験を通して生活の中にある科学に気付くことで、科学が「学校の勉強」というだけでなく、生活の一部であることが子供にも自然に理解できるでしょう。

使用する実験道具も、ボールペンやティッシュの空き箱といった家によくあるものなので、思い立った時にすぐ行うことができます。天候に左右されず短時間で簡単に行える実験を探している方は是非挑戦してみて下さい。

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実験に必要なもの・環境・準備

上記が実験を行うにあたり必要となるものです。ボールペンは軸が透明で6角形のものを使用しましょう。

ティッシュの空き箱がない場合、同じぐらいのサイズの紙箱（縦25cm・横35cm・高さ10cm程度）で代用が可能ですが、箱の紙が薄い場合は外の光が箱の中まで透けてしまうため、内側に黒い紙をはっておきます。

曇りや雨の日など、屋内で実験をする場合は懐中電灯も用意しましょう。懐中電灯は電球タイプのものでも問題ありませんが、LEDタイプのものを使用すると、より綺麗な虹を作ることができるためオススメです。

簡単に虹を作ってみよう！

実験の方法・手順

上記の手順で実験を行っていきます。ティッシュの空き箱でなく、別の紙箱を使用する場合は上面中央に横15cm、縦8cm程度の穴を開けておきましょう。この穴が虹を観察するための覗き穴になります。

まずは箱の端と箱上面の穴の間に、ボールペンをさし込むための穴を開けましょう。その後、太陽光や懐中電灯の光をボールペンに当てるための、切り込みを箱側面に入れていきます。切り込みは側面の高さの2/3ぐらいの長さで、幅5mm程度になるように入れておきましょう。

先程箱上面に開けておいたさし込み口にボールペンをさし込み、側面の切り込みから光を当てます。ボールペンの軸で反射した光が7色になっている様子を観察しましょう。箱の向きを変えたり、ボールペンを回転させたりして光の変化を観察します。

実験からわかること

光をボールペンの軸に当てると、なぜ虹ができるのでしょうか。太陽光や懐中電灯の光は一見、白1色に見えますが実際はさまざまな色が混ざって形成されています。

光は異なる物質を通過する際、物質と物質の境で折れ曲がります。しかし光は色によって屈折率が異なるため、さまざまな色に分かれるのです。

プリズムに通すことで光が屈折をおこすため、太陽光や懐中電灯の光に含まれるさまざまな色が分かれて虹ができます。今回の実験では透明な6角ボールペンの軸をプリズムにすることで光の色を分けています。

作った虹が見えづらい場合は、暗い部屋で懐中電灯を使用して実験を行うとよく見えるでしょう。ティッシュの箱は意外に破けやすいので、穴を開ける際には破いてしまわないよう注意しましょう。

30分程度でできる簡単な実験でしたが、カッターナイフを使うため、特に小さな子供の場合は怪我をしないよう気を付けて行って下さい。家にあるものでできて時間や天気も関係なく行える、工作が楽しい実験でした。

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