ふくい科学学園

フォトエンス

「写真でとらえる身近な科学現象」“フォトエンス”

日常経験する身近な現象の中には、教科書で学ぶようないろいろな科学現象、たとえば、「光の直進」、「光

の屈折」、「水面の波」などが、美しく、また面白い形で現れることがしばしばあります。また、光の性質をうま

く使った室内装飾なども見られます。それらを写真でとらえ、教材として実際に授業の中で使うことは大変効

果的です。最近のディジタルカメラの性能向上と入手しやすい価格のおかげで、それが容易にできるように

なりました。科学的に面白い写真は、芸術的にも価値が高いことが多く、一般の人の趣味として、このような

視点で写真撮影することを広めたいと思います。この種の写真はこれまでの“科学写真”にくらべると、もっと

気楽に撮れる写真であり、これを“フォトエンス”と名付けます。ふくい科学学園では２４年２月に写真コンスト

「写真でとらえる身近な科学現象（福井県福祉協議会助成事業）を実施して好評を得ましたが、近い将来、

フォトサイエンスのコンテストを開催する予定です。

フォトエンス
	ホームセンターの入り口に金属パイプが束にして縛って置いてあります。パイプの切り口の集合体は、どれもきれいな正六角形をしていることに驚かされます。実は、幾何学的に正六角形に並んだ方が、縛ったヒモ一周の長さは一番短くなります。これは原子・分子が並んできる結晶の形の説明に利用することができます。 “雪の結晶はなぜ正六角形か？” 。原子・分子が結晶の表面にあると、結晶の内部にある場合より、エネルギーが少し高くなります（結晶内部にある方がより安定）。結晶全体のエネルギーはできるだけ小さく（低く）なるように自然法則は働きます。その結果、結晶は正六角形となります。田植え前のシロカキをした田んぼは、水面にできる波を観察するに恰好の場所です。５月の風が水面にあたり、水面に波が立ち、風の方向に動いていきます。凹凸のある水面に太陽光があたると、光線は水の表面で屈折し、田んぼの泥の表面は、明るく光線が集まる所と、逆に暗くなるところができ、上から眺めると、複雑な動く縞模様となります。この現象は浅い小川でも見かけられます。上の写真で、実際に、太陽光がさしていることは、田んぼの畔に生えている草の影ができていることからわかります。晴天で、気温がどんどん上がり、近くの山も霞んでいます。道路表面は太陽光を吸収して強く熱せられ、道路表面付近の温度はかなり高くなっています。一方、道路表面から上方向に離れるにつれて、空気の温度は下がっていきます。空気の温度が高い場所では空気の密度が小さく、温度の低いところでは空気の密度が高くなります。このような空気の密度が不均一の空間を光が通過するとき、光線の向きは大きく曲げられ、あたかも水の表面で反射したようになります。これが“ 逃げ水 ”の現象です。道路の向こうにある車の反射像がゆらいで見えますが、これは道路が完全な水平面ではないためです。この写真は車から数百メートル離れた位置から望遠レンズで撮影しました。（背景や逃げ水による反射像の鮮明度によってフォトエンスの評価が変わります。）次回のふくい科学学園の実験教室では「光の干渉」がテーマです。実際に、子どもたちにレーザー光線を使って美しい”干渉縞“を見せますが、子どもたちの頭の中に、干渉縞のイメージを持たせる何かが欲しいと思っていました。今、田んぼは田植えが終わったところで、それが干渉縞のように見えます。この写真の右の畑は”そば畑”でこれもよく見ると縞のようになっています。写真の中央にはカモ鳥が２羽います。このように、フォトエンスでは、目的とするサイエンスに直接は関係しなくとも、見る人を和ます物が入ると評価の点数が高くなります。目で見る光の直進：煙箱の中に線香の煙をたちこめて光線がよく見えるようにしておきます。黒い紙に星形の小さな穴をあけ、それを煙箱の中に入れ、黒い紙の背後で懐中電灯の豆電球を点灯させます。豆電球から出た光は真っ直ぐ四方に広がり、その内星形の穴を通過した光線の束が面白い突き出た剣のような形を作ります。輝くキジの羽：福井市内を流れる九頭竜川付近はまだきれいな自然がいっぱい残っており、田んぼの畔をキジの雄がトコトコトコ歩いていました。１０ｍ近くまで近づき望遠レンズで覗きます。キジがクルッと向きを変えた瞬間、太陽光がキジの背中で反射して羽が真っ白に輝きました。これもフォトエンスです。レーザー光線をブランディーの涙（ブランディーグラス内にできる液滴）にあてると、グラスの後ろに置いたスクリーン上に美しい縞模様が映ります。グラスの中の液滴の形がゆっくり変化するので、縞模様もゆっくり変化します。このような縞模様ができることから、光は波の性質を持つことがわかります。太陽光線の青の波長の光は大気中の微粒子によって散らされます。青い空は、真っ黒な宇宙を背景に上空で散乱された光によるものです。一方、遠方の山も青く見えます。弱い散乱光が暗い山を背景にして青と感じさせています。このよに何でもない写真でも教材として使えます。

フォトエンス

ホームセンターの入り口に金属パイプが束にして縛って置いてあります。パイプの切り口の集合体は、どれもきれいな正六角形をしていることに驚かされます。実は、幾何学的に正六角形に並んだ方が、縛ったヒモ一周の長さは一番短くなります。これは原子・分子が並んできる結晶の形の説明に利用することができます。 “雪の結晶はなぜ正六角形か？” 。原子・分子が結晶の表面にあると、結晶の内部にある場合より、エネルギーが少し高くなります（結晶内部にある方がより安定）。結晶全体のエネルギーはできるだけ小さく（低く）なるように自然法則は働きます。その結果、結晶は正六角形となります。

田植え前のシロカキをした田んぼは、水面にできる波を観察するに恰好の場所です。５月の風が水面にあたり、水面に波が立ち、風の方向に動いていきます。凹凸のある水面に太陽光があたると、光線は水の表面で屈折し、田んぼの泥の表面は、明るく光線が集まる所と、逆に暗くなるところができ、上から眺めると、複雑な動く縞模様となります。この現象は浅い小川でも見かけられます。上の写真で、実際に、太陽光がさしていることは、田んぼの畔に生えている草の影ができていることからわかります。

晴天で、気温がどんどん上がり、近くの山も霞んでいます。道路表面は太陽光を吸収して強く熱せられ、道路表面付近の温度はかなり高くなっています。一方、道路表面から上方向に離れるにつれて、空気の温度は下がっていきます。空気の温度が高い場所では空気の密度が小さく、温度の低いところでは空気の密度が高くなります。このような空気の密度が不均一の空間を光が通過するとき、光線の向きは大きく曲げられ、あたかも水の表面で反射したようになります。これが“ 逃げ水 ”の現象です。道路の向こうにある車の反射像がゆらいで見えますが、これは道路が完全な水平面ではないためです。この写真は車から数百メートル離れた位置から望遠レンズで撮影しました。（背景や逃げ水による反射像の鮮明度によってフォトエンスの評価が変わります。）

次回のふくい科学学園の実験教室では「光の干渉」がテーマです。実際に、子どもたちに
レーザー光線を使って美しい”干渉縞“を見せますが、子どもたちの頭の中に、干渉縞のイメージを持たせる何かが欲しいと思っていました。今、田んぼは田植えが終わったところで、それが干渉縞のように見えます。この写真の右の畑は”そば畑”でこれもよく見ると縞のようになっています。写真の中央にはカモ鳥が２羽います。このように、フォトエンスでは、目的とするサイエンスに直接は関係しなくとも、見る人を和ます物が入ると評価の点数が高くなります。

目で見る光の直進：煙箱の中に線香の煙をたちこめて光線がよく見えるようにしておきます。黒い紙に星形の小さな穴をあけ、それを煙箱の中に入れ、黒い紙の背後で懐中電灯の豆電球を点灯させます。豆電球から出た光は真っ直ぐ四方に広がり、その内星形の穴を通過した光線の束が面白い突き出た剣のような形を作ります。

輝くキジの羽：福井市内を流れる九頭竜川
付近はまだきれいな自然がいっぱい残っており、田んぼの畔をキジの雄がトコトコトコ歩いていました。１０ｍ近くまで近づき望遠レンズで覗きます。キジがクルッと向きを変えた瞬間、太陽光がキジの背中で反射して羽が真っ白に輝きました。これもフォトエンスです。

レーザー光線をブランディーの涙（ブランディーグラス内にできる液滴）にあてると、グラスの後ろに置いたスクリーン上に美しい縞模様が映ります。グラスの中の液滴の形がゆっくり変化するので、縞模様もゆっくり変化します。このような縞模様ができることから、光は波の性質を持つことがわかります。

太陽光線の青の波長の光は大気中の微粒子によって散らされます。青い空は、真っ黒な宇宙を背景に上空で散乱された光によるものです。一方、遠方の山も青く見えます。弱い散乱光が暗い山を背景にして青と感じさせています。このよに何でもない写真でも教材として使えます。

ＮＰＯ法人 Fukui Science Education Academy

　ＮＰＯ法人　Fukui Science Education Academy