水中にある物体は光の屈折のために実際より
も浮き上がって見える。
しかし、実際に真上から眺めてみても、
どれだけ浮き上がって見えているかはわかりにくい。
ここでは、どれだけ浮き上がって見えているか を手軽に確認できるような教材を製作した。
焦点距離fの凸レンズに対して2fのところに物体を置くと、
2fのところのスクリーンに像がはっきりと映る。
(論文より引用、図1)
しかし、物体が水中にある場合はスクリーン上の像がぼやける。
ここで、スクリーンとレンズを一緒に動かしていくと、
スクリーンに像がはっきりと映る位置がある。
そのとき、レンズから2fのところが物体の見かけ上の位置ということになる。
(論文より引用、図2)
光をコの字型のスリットに通してスクリーンにその像を映す。
スクリーンは半透明なので像は上から透けて見る。
(論文より引用、図3)
上から見た様子
管Bに水が入っていない場合はスクリーンにスリットの像がはっきり映る。(左)
管Bに水を入れると像がぼやける。(中央)
そこから管Aを引き上げると像が再びはっきり映るようになる。(右)
(論文より引用・改変、写真3)
横から見た様子
管Aを引き上げた状態
スリットの実際の位置と見かけ上の位置がわかる。
(論文より引用、写真4)
寺嶋容明,髙草木伸:
光の屈折による水中の物体の浮き上がりを観察できる教材の製作
物理教育 65(1), 16-19 (2017)
※島津理化より製品化: 見かけの深さ測定実験器 (島津理化、APD-70)