【科学ネタ】マッサージ機でできる不思議な模様(双曲線)


 

今日は大学入試センター試験の講座2日目でした。今回は前回に引き続き、波の干渉の実験をみながら、入試問題に挑戦するというものです。95年第4問に出た、回折格子に関する問題を例に説明をしました。

波の干渉の分野は、数式が複雑で、変数としてm(整数)が入っていて、少しわかりにくく難しい分野です。センター試験では特にこのmについて、しっかりと理解してのかどうかを問われる問題が多く出題されます。

そこでヘッドウェーバーという頭皮マッサージ機と水槽を使って、実際にヤングの実験や回折格子では、どのような模様ができるのか確認しました。

科学のレシピ

用意するもの

水槽、マッサージ機

使ったのはこちらのマッサージ機です。

角が5本はえていますが、片方は2本にして、もう片方はそのまま5本のものをつかいます。それぞれが振動をして、波源となります。水槽につけると、水面に素元波が発生して、波の重ね合わせがおこり、特徴的な模様がみられます。

2本のほうが、ヤングの実験のモデルです。こちらの動画を御覧ください。

双曲線がよく観察できますよね。

5本のほうが、回折格子のモデルです。ヤングの実験よりも、はっきりとした模様がみえるのがわかります。

実際に生徒は模様を見て感動しているようでした。簡単にできる実験で、効果も高いのでぜひ導入してみてください。

ヘッドウェーバーは300円ショップで売っていたとても安い道具ですので、生徒の数そろえるのも楽ですね(^^)お試しください。

追記

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プロフィール

桑子 研
桑子 研理科教師。全国で教員向けの物理実験講座、ICT活用講座、子供向けの科学実験講座、時短セミナーなどを行っている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)など10冊。