自由研究

虹はどうしてできるか?自由研究にも使える方法をご紹介!

虹 どうしてできる

みなさん今年の夏休み、自由研究は何にするかもう決まりましたか?

「自由」というだけあって何でもありだから何にしようか毎年悩むところ。

私も学生時代は苦労しました・・・

そこでこの記事では虹についてご紹介します。

  • 虹ができる仕組み
  • なぜ七色なのか
  • 自由研究におすすめの虹を作る実験3つの方法

まだ自由研究の題材が決まっていないなら必見!

簡単に虹を作る実験もあるので、ぜひ最後までお読みください!

虹はどうしてできるのか?仕組みをわかりやすく解説

虹はどうして発生するのか、虹ができる仕組みを解説していきます。

虹は雨上がりの晴れた空によく見られますよね?

晴れた日にホースなどで水を撒いて「虹ができた!」なんて一度はみなさんもやった事ありませんか?

虹ができるのに重要なのは太陽光と水滴です。

虹ができる仕組みを簡単に言うと、太陽光が雨や空気中の水滴を通り抜ける際に、光が屈折・分散・反射を起こし七色の虹になります。

では屈折・分散・反射とはどういう現象なのか、詳しく解説します!

屈折

光が水滴の中に入る時、折れ曲がって進むことです。

分散

光には波長(色)があり、波長ごとに屈折率(屈折する角度)が異なります。ここでは屈折率の違いのことを意味します。

反射

水滴の中に屈折して入った光が水滴の内側に当たり外に出ることです。

つまり虹は、太陽光が雨や空気中の水滴の中に入る時、折れ曲がって(屈折)進入します。

その光は波長(色)ごとに異なる角度で屈折するため、水滴の内側に当たる場所が異なります(分散)。

分散した光が水滴の内側に当たり(反射)外に出て私たちの目に映るという仕組みで発生します。

なぜ虹は七色なのか?簡単に解説

虹はなぜ七色と言われているのか、みなさんご存知ですか?

実は、虹が七色であると言われ始めたきっかけの人物はニュートン

今から300年ほど前に活躍していた科学者です。

小・中学校で必ず習うので、耳にしたことがある人が多いのではないでしょうか。

「万有引力の法則」つまり、重力の発見など力学の科学者として知られるニュートンですが、その他にもニュートンはプリズムによる太陽光分散実験から虹は七色であるとの発表をしているのです。

太陽光が水滴を通る時、屈折と反射が起こりますが、その屈折率は光の波長によって異なります。その波長が7つに分かれて反射して水滴を出ていきます。

それが虹が七色である理由とされてます。

実は、ニュートンが「虹は七色である」と発表する前まで、虹は厳密に何色であるか決まっていませんでした。

色の境目がはっきりとあるわけではないので、三色から五色であると非常に曖昧だった訳ですね。

それをニュートンは紫色・藍色・青色・緑色・黄色・橙色・赤色の七色と定義しました。

そもそもなぜ「7」なのかというと、当時のヨーロッパでは音楽と他学問を結びつけて考えることが重要視されていました。

そのためニュートンも音楽(ドレミファソラシ)の七音と虹を結びつけて七色と発表したために「7」になったという説が有力なようですね♪

自由研究にピッタリ!虹を作る実験方法

今年の自由研究、悩んでいる方必見!

ここからは虹を意図的に発生させる実験方法をご紹介します!

ぜひ今年の自由研究の参考にしてみてくださいね♪

①鏡で虹を作る方法

【用意するもの】

  • タッパー(鏡がすっぽり入る大きさのもの)
  • ライト
  • 白い紙

【実験方法】

  1. タッパーに水を入れます
  2. タッパーの中に水の表面に対して45度になるように鏡を立てかけます。
  3. 鏡の斜め横から鏡が水に浸かっている部分にライトを当てます。
  4. ライトの光が反射する場所に白い紙を置きます。
  5. すると、白い紙に虹が映ります!

うまくいかない場合は、白い紙の場所や水の量を調整してみてください。

②ペットボトルで虹を作る方法CDで虹を作る方法

【用意するもの】

  • ペットボトル(凹凸の無いつるっとした丸いもの)
  • ライト
  • 白い紙

【実験方法】

実験は暗い部屋で行うとより鮮明に虹が発生します。

  1. ペットボトルいっぱいに水を入れます。
  2. 白い紙をペットボトルに対して並行に配置します。
  3. 白い紙に対して斜め横からペットボトルにライトを当てます。
  4. すると白い紙に虹が映ります!

うまくいかない場合は白い紙の場所を調整したり、懐中電灯などライトの光が強いものを使用してみてください。

③CDで虹を作る方法

【用意するもの】

  • CD
  • 白い紙
  • ライト(外で実験する場合は太陽光でOK)

【実験方法】

この実験方法が一番簡単です♪

  1. CDにライトまたは太陽光を反射させます。
  2. 光が反射する場所に白い紙を配置します。
  3. これだけで虹ができます!

うまくいかない場合は、白い紙とCDを近づけてみてください。

屋内でライトを使う場合

屋外で太陽光を使う場合

まとめ

ここまで虹について解説してきましたが、最後におさらいします!

  • 太陽光が雨や空気中の水滴を通り抜ける時、光が屈折・分散・反射を起こし七色の虹ができる。
  • ニュートンが行ったプリズムによる太陽光分散実験の結果、虹は紫色・藍色・青色・緑色・黄色・橙色・赤色の七色であると分かった。
  • 音楽(ドレミファソラシ)の七音と虹を結びつけて七色となった。
  • 虹を作る実験は「鏡」「ペットボトル」「CD」でできる。

夏休みの自由研究、何にしようか悩んでいる方はぜひ参考にしてみてくださいね♪

最後までお読みいただきありがとうございました!