[実験]センターにも出たCDの虹色の順番を確認してみよう!

CDの表面はキラキラと光っていますが…

ケン博士
CDの表面をじっくり見たことはありますか?サイエンストレーナーの桑子研です。 

ピカピカと七色に光っているのがわかりますが、単色の光源下で見ても、このような虹色は見えません。これは光が干渉をおこなして、このような色づきを入ることができるのです。

93年の物理の本試験に、CDと回折格子に関する問題が出題されています。

CDを真上からみたときを0°として、そこから目線を少しずつさげていったときにみえる色の様子についての出題です。

さてさて、何色から見えてくるのでしょうか?実際に問題を解いてみても良いのですが、このような問題は実験をしてみましょう。今日はこのCDの干渉縞をみる実験についてポイントを紹介します。

科学のレシピ

① CDを机の上におく。CDのまわりを紙などでかこいます。

この作業は必ずしも行う必要はないのですが、センター試験の状況を再現するには、このように余分な円盤を隠してしまうと周りの様子に惑わされないので、見えるのでおすすめです。これがポイント。

② 光源を1つにするために、家の場合は照明はCDのおかれている上部のもの以外きってください。

③ 真上に目線をおいて、その状態から少しずつ座りながら、目線をさげていきます。iPadで撮影をしたので、こちらを御覧ください。

結果

いかがでしたでしょうか。CDの色を見ていると

① 紫色から見えてきて、

② 青、水色

③ 黄色、赤

と色がでてくることがわかりますね。これがm=1の干渉縞です。

さらに目線をさげていくと光らない部分がでてきて、そしてm=2の干渉縞が現れます。

目線合わせとしてiPadを使いましたが、iPadのカメラはこのような目線としての使い方もできるので、教室等で行うときも便利ですね。授業でも生徒といっしょに実験をして確認をしながら、実際には解いていたりしています。

CDを割ってみよう!

CDに光を通すと、なぜ干渉現象が起こるのか?というと、CDには細かな傷がつけられていて、回折格子のようになっているからです。実際にCDを割ってみて、CDの薄い膜を剥ぎ取ります。

そしてレーザーポインターなどで照射すると…

このように干渉縞を見ることができます。合わせてお試しください。

なおセンター試験ですが、プレテストなどが行われ少しずつですが実態が見えてきました。こちらの記事がよくまとめられていたので、紹介します。

2018年の教育(1) 高校の授業が大きく変わり始める!

日々の学校での実験も大切になってきますね。良い方向に改革が進むことを願っています。

またセンター試験についてはこちらに過去問題をまとめていますので、適宜ご利用下さい。

新センタープレテストの解説

2017物理 2017物理基礎
2016物理 2016物理基礎
2015物理 2015物理基礎

このような本も書きました。

科学の情報はこちらにも掲載しています。

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。