シャボン玉の色の秘密 〜 巨大シャボン玉で遊ぼう〜
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<1>シャボン玉の色の観察
シャボン玉の色は、色がきれいだなということはわかるけれども、周りの景色が映るために、全体の様子がよく見えません。また、風のために揺れてしまいます。こんな工夫をしてみましょう。 1.下に黒い板(黒の工作用紙)を敷く。20cm×20cm 2.白い紙で写真の様な円筒状の覆いを作る。(直径15 cm 高さ30 cm)下7cmには、円筒の内側に黒い 画用紙を貼る。 3.3cm×20 cmの板(厚紙)の中央に穴をあけて、ストローを通す。 4.3を円筒の上に置いて、円筒の中でシャボン玉を作る。 |
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上のようにして撮った写真です。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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<注1> 6〜14 赤→黄→緑→青→紫 の変化を2回繰り返します。 <注2>15〜19 シャボン玉が壊れる前は、金色(黄色?)に輝いたのち、透明になってから壊れる様子が見えています。 <注3>1〜19全部に見えている中央の大きさの変わらない黒い丸い部分は、円筒状の覆いの上の開いた部分が映ったもので、す。 <注4>14あたりから見えている中央の黒い部分は、幕が透明になった部分です。底板が黒いために黒く見えています。 |
←膜が厚い | 膜が薄い→ | |||||||||||||||
濁った 赤と緑の繰り返し | 透明 | 破裂! |
黒いフィルムケースにシャボン液をつけたものです。 | |
フィルムケースの下の方ほどシャボン液が厚く、上に行くほど薄くなっています。厚さによって見える色が変わっていることがよくわかります。 また、厚いシャボン液が薄くなるとともに、次のように変化していくことも見て取れます。 濁った緑と赤の繰り返し → 赤・黄・緑・青・紫 → 赤・黄・緑・青・紫 → 金色 → 白 → 透明(黒) |
<2>シャボン玉にはどうして色がつくのでしょう。
シャボン玉は1万分の数センチメートルという非常に薄い膜で出来ています。この薄い膜に光が当たると、膜の外側の面で反射してくる光と、内側の面で反射してくる光の2つの光が重なって目に飛び込んできます。 このように2つの光が重なると、ある時には強めあって明るくなり、ある時には弱めあって暗くなったりします。この現象を「光の干渉」といっています。 光には赤から紫の色の光がありますから、シャボンの膜の厚さによって、強め合う色が決まっているのです。つまり、膜の厚さがある厚さになると赤の光だけが強められて赤く見え、少し薄くなると黄色が強めあって黄色く見え、もっと薄くなると緑、青、紫になるのです。つまり、シャボン玉の色は、膜の厚さによって変わっているのです。 |
<3>巨大シャボン玉で遊ぼう。
1.シャボン液の作り方。
色観察用 | 巨大玉用 | ||
水 | 10 | 10 | |
台所用合成洗剤 | 界面活性剤35%以上のものがよい。(ジョイ、チャーミー) | 1 | 1 |
洗濯のり | PVA表示のあるもの(弱酸性のもの)<注参照> | 2 | |
グリセリン | 2 |
<注>PVA系の洗濯糊にも弱酸性と中性の物があるようです。弱酸性のものを使います。(中性のものでは、 「小さいシャボン玉はできるが、大きいシャボン玉を作ろうとするとシャボン玉がはじけるように割れてシャボン玉にならない」との研究報告が、愛媛県総合科学館のHPに記載されています。) |
合成洗剤の役割 | <水の凝集力(表面張力)を弱めます。> 水は凝集力が強く、泡ができてもすぐにつぶれてしまいます。合成洗剤を入れると、洗剤の中の表面活性剤が水の凝集力を弱めるので、水の膜が薄くなっても壊れにくくなります。さらに、膜の表面がが表面活性剤を吸着した膜となって膜が保護され、割れにくくなります。 |
洗濯糊の役割 | <水の蒸発をおさえ、膜の粘りを大きくします。> 分子の中に「−OH」(ヒドロキシル基)があり、水分子をつかまえておく性質があるので、水が蒸発するのを妨げる働きをします。また、分子量が大きく重たいので、動きにくくなって粘性が大きくなります。分子式は(CH2−CH−0H)n 「グリセリン」を入れたり「砂糖」を入れたりもしますがいずれも分子量が大きいもので洗濯糊と同じ働きをします。 グリセリンの分子式HOCH2CH(OH)CH2OH 砂糖の分子式C12H22O11 |
グリセリン | <液の粘性を大きくするとともに、水分の蒸発を抑制する> プラトー(19世紀のベルギーの物理学者)が発見したと言われている。 |
2.巨大シャボン玉で遊ぼう
道具を作りましょう |
1.ストローの先端を1cmほど短冊状に切って、花びらのように広げる。 2.底に6mmの穴の開いたフィルムケースにストローをつける。 3.アルミニウムの針金で、直径12cmくらいの取って付きの輪を作る。 1.アルミの針金を長さ60cmに切る。 2.40cmほど包帯を巻く。(包帯は伸び縮みしないもの) 3.包帯を巻いた部分で輪を作る。 4.アルミニウムの針金で、直径20cmくらいの取って付きの輪を作る 1.アルミの針金を長さ90cmに切る。 2.65cmほど包帯を巻く。(包帯は伸び縮みしないもの) 3.包帯を巻いた部分で輪を作る 5.アルミニウムの針金で、一辺が5cm位の正方形を作り、取っ手をつける。 6.アルミニウムの針金で、一辺が5cmの立方体を作り、取っ手をつける。 これらの内で、実際に実験教室の中で子どもたちに作ってもらったのは、1と2と3で後のものは、あらかじめ各班に一本ずつ作っておきました。 |
巨大シャボン玉で遊ぼう。 |
1.ストローで大きなシャボン玉を作る。 2.四角や三角や星形のシャボン玉ができるかな。 3.不思議な形のシャボン膜を作る。(立方体の枠にシャボン膜を作る) 4.巨大シャボン玉に巨大シャボン玉に挑戦しよう。 5.シャボン玉の中にシャボン玉を入れて二重のシャボン玉を作ろう。 6.シャボン玉でお手玉。 |