CD(コンパクト・ディスク)で見るレインボー・リング

(CDを回折格子として利用し、白色光で虹を見る方法)


BUTURIサークルほっかいどう 北海道倶知安高等学校 佐々木 淳  

CDの表面に虹のような光が見えることがあります。この現象を「回折」 といいますが、普段からだいぶ見慣れていることでしょう。  この「回折」を利用してCDの表面に虹のような同心円を作ってみましょ う(写真)。

 

以下にその方法を紹介します。

材料および製作方法
肉眼で見る方法1  材料:CD(印刷のない面を使用する)、ペンライト
肉眼で見る方法2 材料:CD、ペンライト、中を黒く塗った箱
カメラを使用する方法  材料:CD、ペンライト、カメラ、マジックテープ
ビデオカメラを使用する方法  材料:CD、ペンライト、ビデオカメラ、マジックテープ、モニターTV

使用法または実験方法
「レインボー・リング」は、ペンライトでCDを照らして、ライトとほぼ同 じ方向からのぞき込むと見ることができます。 この場合、ライトとCDとの距離を12〜20cm程度に固定します。
この距離が12cmだと1次回折光の同心円の半径はCD上で最小でになり、 20cmで最大、ディスクいっぱいの大きさになります。通常は18cmぐらいでセットします。  


 ライトを照らす場所は円盤の中央付近にします。 ディスクの外側を照らすと、普通の回折格子と同様に回折光は帯状になる。) しかし、これだとどうしても次の人が見る場合に、「同心円にするためのコツ 」をつかむまで少し時間がかかります。
 そこで、暗箱、カメラ、ビデオなどを使用すると視線の方向が固定されるの で誰でも明るい室内で「同心円にするためのコツ」なしにリングを観察できるようになります。

効果
 回折格子のように細かい溝を持つ面上では白色光は波長に応じた回折角を持 つことがこの装置で簡単にわかります。特にCDを使ったことにより回折現象 が身近に感じられます。たとえば内側に青、外側に赤が配列するのは波長に依 存しているなどがわかると思います。また、写真撮影も比較的容易にできます。

参考文献
「レインボー・リングを見ませんか?」(佐々木 淳)  
(「'96 青少年のための科学の祭典 札幌大会 実験解説集」16ページ)

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