虫眼鏡の見え方について調査してみよう

「どうして虫眼鏡はものが大きく見えるの？」
「どうして虫眼鏡で太陽の光を集めると黒い紙が焦げるの？」
お子さんのこんな素朴な疑問にどう答えたらよいか困ったことはありませんか？

この記事では、虫眼鏡を使った実験について紹介しています。

この記事を読むことで、ものが大きく見える以外にも、ものと視点の距離を変えると上下が反転したり、太陽以外の光はどのように写るのかなど、意外に知らない虫眼鏡の不思議な現象について学べるでしょう。

また、虫眼鏡を通すとどうして光が集まるのか、見え方が変わるかについても解説しています。

虫眼鏡1つでいろんな実験ができるので、是非、夏休みの自由研究の参考にもしてみてください。

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実験に必要なもの・環境・準備

虫眼鏡の大きさはなんでも構いません。ちなみに大きいレンズだと太陽の光が多く集められますが、他の実験のときに距離が遠くなって1人で観察するのが難しくなる可能性があります。

置物や人形は、遠くに置いたものが上下反転する様子を観察するために使います。上下がわかりやすければなんでも構いません。

蛍光灯や卓上ライトは太陽の形との比較のために使います。細長いタイプの蛍光灯であれば、丸い太陽との違いがよりわかりやすくなるでしょう。

黒い紙は、太陽の光で燃やす実験に使います。

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実験の方法・手順

まずは通常の使い方からスタートです。辞書や新聞紙など、細かい文字を近くで見てみましょう。

次に、虫眼鏡をゆっくり動かし、距離を変えて、見え方を観察します。少し遠いところに人形や置物などおいて、虫眼鏡で見え方を観察します。

今回使用した虫眼鏡が大きかったからか、視点→虫眼鏡→置物のそれぞれの距離がだいぶ遠く、1人での観察は困難でした。

次に、卓上ライトの光を集めてみます。このときもやはり虫眼鏡が大きかったからか、卓上ライト→虫眼鏡→写し出す場所それぞれの距離がありました。そのため、壁に光を向けることでやっと映せました。

最後に太陽の光を集めてみましょう。このときは必ず大人が付き添って一緒に作業してください。虫眼鏡と太陽の光で黒い紙が焦げる現象を楽しんでください。

危険な実験であることを十分説明してから始めましょう。決して、外で子供だけでやらせたり、虫眼鏡を勝手に持ち出したりしないよう約束してください。

また、虫眼鏡で太陽を見ると失明の恐れがあるので、絶対に見ないよう説明してください。

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実験からわかること

実験の結果から、虫眼鏡で近くの物体を観察すると大きく映るように見え、遠くの物体を観察すると、上下左右が逆さまになったように見えることがわかります。

虫眼鏡で細かいものが大きく見えることは容易に想像がつくでしょう。ですが、距離が違うと、見え方が変わる現象は不思議に感じます。

光を集める実験では、細長い蛍光灯の光を集めると蛍光灯と同じ細長い形が映し出され、太陽の光を集めると、太陽と同じ丸い形が現れます。

また、虫眼鏡を通して太陽から光を集めると高温になって、特に温度を吸収しやすい黒い紙だと焦げることがわかります。

こうした現象は、虫眼鏡にあたった太陽の光が折れ曲がり集中したために起こります。

なぜ、このような現象が起こるのでしょうか。

虫眼鏡のようなレンズを、「凸（とつ）レンズ」と言います。

通常、光は空気中を直進するので、ものはそのものの大きさに見えます。

ですが、光は虫眼鏡のような凸レンズを通すと折れ曲がります。太陽の光が集まった点の温度は高くなり、この光が集まったところを「焦点」と言います。

この焦点よりも近いところにあるものを見ると、物が大きく見えます。

また、焦点を過ぎた光は焦点を中心に、交差して進みます。このとき上から折れ曲がった光は下へ進み、下から折れ曲がった光は上へ進みます。これが全方向で起こります。

この状態の位置で虫眼鏡を覗くと上下左右が反転してみえるのです。

虫眼鏡は、光が折れ曲る性質をうまく利用して、ものが大きく見えたり、光が集中したり、逆さに見えたりしているのです。

時間がかかると思いますが、卵焼きに挑戦してみるのも面白いのではないでしょうか。

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