消しゴムの形跡が丸見え!サーモグラフィーのおもしろ実験

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。 

#サーモグラフィー (中〜遠 #赤外線カメラ )がなんと5万円!で買える時代になりました。少し前だと2桁はしていたのに驚きです。こちらはライトニングケーブルやUSB Cで接続できるものがあります。

FLIR one PRO

楽天でも売られていました。→ FLIR ONE Pro for iOS 435-0006-03 ( 435000603 ) フリアーシステムズジャパン(株)

接続の口にご注意ください。こちらはタイプCのものです。

 

この赤外線カメラを使って、たとえば人物を撮影してみると…、次のように写ります。

このように服からでている部分が赤く、温度が高いことがわかりますね。比較すると、メガネが低くなっていてこれも面白いです。中〜遠赤外放射を撮影していているようで、メガネの部分の温度が低くなっているのは、皮膚からでた赤外線をメガネの内側で吸収・反射しているのが原因でしょう。これを使って机の上で消しゴムをこすった様子を撮影してみました。

これがまた面白い!

わずかな温度変化もとらえることができるので、見た目には何も変化がないようにみえても、温度変化を移すサーモグラフィーの目でみると、可視化されて明らかになります。こちらの動画を御覧ください。

ゴシゴシと机をこすると…

サーモグラフィーでその様子をのぞいてみると…

また手指消毒用のアルコールを缶の中に吹き付けて、紙コップで蓋をして、爆発させて、紙コップを飛ばすという、紙コップロケットの実験(詳しくはこちらを御覧ください)についてサーモグラフィーで撮影してみました。

アルコールが燃えている様子は実際にはほぼ目には見えなかったのですが、可視化されています。また爆発後の空き缶の温度上昇(内部エネルギーの増加)がよくわかります。

ガチャガチャのカプセルに鉛玉をいれて転がしてみました。鉛玉を入れると、カプセルはゆっくりと転がっていきます。このときに、失われた運動エネルギーが摩擦力のする仕事になり、最終的に鉛玉の温度が上がっている?と思ってやってみました。こちらの動画を御覧ください。

こちらが転がす前の温度

坂道を転がすと、いれなかったときよりもゆっくりと転がります。

この運動エネルギーの減少分が、熱エネルギーに変化しているはずです。3回転がしてみました。転がした後の温度はこのようになりました。

まわりが少し赤くなっているのは、ガチャガチャのボールをぼくが触った直後であったためです。そこはあまり見ないでくださいね。だいたい1度上昇しています。じつは鉛玉を使う前にパチンコ玉で試していましたが、鉄は比熱が大きくて、より小さな鉛を通販で購入しました。サーモグラフィーは目で見てわかりやすいというのもすばらしいですね。いろいろと実験のために出費をしてしまったので、効果がわかったので次回からは学校で購入をしようと思います。

その他にも、カエルやトカゲに向けてみると、ほとんどうつらないこともわかりました。変温動物なので、まわりの温度と同じになっているから、赤外線カメラだと風景と別のものとしてとらえられません。生物でも使えますね。

サーモグラフィー、教具として一つは持っておいてもいいのかもしれません。私はとりあえず面倒だったので自腹で買ってしまいました。家内には内緒です…。なお #近赤外線 はスマホやPCのカメラで捉えることができます。こちらの実験も面白いので試してみてくださいね

裏ワザ発見!iPhoneであることをすると赤外線が見える!

なぜサーモグラフィーでは、赤外線が見えるの?

センサーの画素にある領域の光(電磁波)があたると、光に強さにあわせて電子が飛び出します。この電子の量の多い・少ないで、色を表示させることで、画像が出来上がります。赤外線カメラでは、センサーが赤外線の光を捉えられるように作られています。

光についてもっと知りたくなった人に動画授業を作りました

実験付き、プリント付きのオンライン授業を公開しています。光について興味をもった方は、以下のオンライン授業も参考にしてみてくださいね。光の性質のところが面白いかもしれません。

光の性質

レンズ

光の波の性質について学びます。

プリント(光の性質)

プリント(レンズ)

 

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