光を体験しよう 〜光のじっけん室〜

レンズとミラーを作ってみよう

ペットボトル顕微鏡を作ってみよう

むずかしさレベル 2

透明なビー玉をものに近づけて見ると大きく見えるのを知っていますか?
ビー玉よりもっと小さいガラスビーズとペットボトルを使うと、100〜200倍に大きく見える顕微鏡を作ることができます。さあ挑戦してみよう!

じっけんの目的
世界ではじめて微生物(びせいぶつ)を見たのは、オランダのレーウェンフックという科学者でした。このレーウェンフックの顕微鏡と似たような顕微鏡を簡単に作ることができます。直径1〜2mmくらいのガラスビーズとペットボトルでできる顕微鏡を作ってミクロの世界をのぞいてみよう。

この実験は、レーウェンフックの顕微鏡の原理を試すことを目的にしています。とても高い倍率で見ることはできますが、きちんとした顕微鏡観察には向いていません。

準備するもの

  • ペットボトル(色のついていない透明なもの)
  • ガラスビーズ(直径2mm程度の透明なもの)
    ※ホームセンターで売っています。
  • 画びょう、または千枚通し
  • 紙ヤスリ
  • カッターナイフ
  • はさみ
  • セロハンテープ
  • ピンセット
  • 観察するもの
    (タマネギ、ムラサキツユクサの葉、オオカナダモなど薄くて光を良く通すものや食塩などの粉が観察しやすいでしょう。)
  • 染色できるもの(食紅、インク、墨(すみ)など)

画びょう(千枚通し)、カッターナイフ、はさみを使う時には、ケガをしないように、十分に注意しましょう。

組み立てよう!

step1 キャップを確認しよう

ペットボトルのキャップの内側がデコボコしていないものを用意しましょう。炭酸(たんさん)の飲み物が入っているペットボトルに多い、キャップの内側が青になっているものがおすすめです。

キャップの内側に出っぱりなどがある場合は、カッターなどで切りとる必要があります。手をケガしやすいので、必ず大人にてつだってもらいましょう。

step2 キャップに穴を空けよう

画びょうや千枚通しを使って、キャップの内側から、キャップのまん中に直径2mmくらいの穴をあけます。穴のまわりのカスは、紙ヤスリなどできれいに取りのぞきましょう。

step3 接眼レンズを作ろう

穴にキャップの内側からガラスビーズを入れます。ガラスビーズが少し出ているくらいまで押し込みます。ガラスビーズに直接、手が触れないように手袋やビニール袋を使って作業するとよいでしょう。

step4 ペットボトルを適当な大きさにカットしよう

図のようにペットボトルを適当な大きさ(キャップの根元から6cmくらい)に切ります。切り取る場所にセロハンテープをまきつけ、カッターナイフで切り込みを入れ、ハサミでセロハンテープの縁を切っていくときれいに切れます。切り終わったら切り口でケガをしないようにセロハンテープをまきましょう。

step5 プレパラートを作ろう

ペットボトルの平らな部分を15mm×長さ20mm程度の大きさに切りぬきます。角を切り落として、ペットボトルの口の大きさにあうようにします。これをプレパラートとして使います。

step6 サンプルを作ろう

むいたタマネギの内側の皮をピンセットではがします。この時プレパラートと同じ大きさぐらいにタマネギを切ってから皮をはがした方がプレパラートにのせる時に簡単です。プレパラートの山側にサンプルをのせ、上から図のようにセロハンテープでしわにならないようにはりつけます。よく見えない場合には、プレパラートにのせる前に食紅を水でうすめた液などで染色するとよく見えます。

観察してみよう!

セロハンテープにはったプレパラートを、ペットボトルの口につけます。
蛍光灯などあかり方向にペットボトル顕微鏡を向けて、キャップのネジをゆっくりしめていきます。ピントがあいはじめ、細胞や気孔(きこう)が見えてきたら成功です。

※メガネをかけている人は、外した方がピントが合わせやすくなります。

ペットボトル顕微鏡で太陽を直接見ないでください。

なぜ、ガラスビーズがレンズになるの?

ガラスビーズ(凸レンズ)でものが大きく見える仕組み

透明なビー玉を新聞紙などの上に置くと文字が大きく見えます。
これはビー玉が虫メガネと同じ凸レンズの役割をしているからです。

ガラスビーズはビー玉を小さくしたもので同じように凸レンズの役割をしているのです。では、なぜ直径2mmの小さなガラスビーズで、ものが100〜200倍に大きくなって見えるのでしょうか?その理由はレンズの形と大きさにあります。

ものを大きく見たいときは、目に近づけます。でも、近づきすぎるとピントが合いません。間にレンズを入れるとより近づくことができるので、ものが大きく見えるのです。
ビー玉やガラスビーズは丸い球で、これは真ん中が厚くてまわりが薄いレンズ(とつレンズ)とよく似ています。このため、ビー玉やガラスビーズをレンズのように使って、ものにぐっと接近することができます。
このとき、はたらきが強いレンズほど、近くに寄ることができ、倍率が上がります。ガラスビーズはとても小さくて表面のカーブがきつい(急激に曲がっている)ので、たいへん強いレンズとしてはたらきます。ものにとても接近できるので、倍率も高くなる…というわけです。

レンズについて詳しくは、

山村 紳一郎(やまむら しんいちろう)先生
さまざまな雑誌や書籍、イベントで自然科学の最先端情報から科学の楽しみ方・遊び方を、紹介・提案し続けるサイエンスライター。
和光大学非常勤講師。成蹊学園サステナビリティ教育研究センター客員フェロー。

もっとしろう!

タマネギ以外にもムラサキツユクサやオオカナダモ、ちょっと難しいかもしれませんが髪の毛や花粉などいろいろ試してみましょう。

ムラサキツユクサはタマネギと同じように表皮をむいてサンプルを作りますが、オオカナダモは先の方の若い葉をそのまま使います。

ムラサキツユクサは園芸店に、オオカナダモは魚のペットショップで購入できます。両方とも外来種ですので使い終わって処分する際には注意してゴミ箱にすてましょう。

そのほかにも、いろいろ見えるものがあります。見えそうなものを自分で探してみるともっと楽しいかもしれませんね。

じつは、もっと遠くの世界を見る望遠鏡も自分で作ることができます。興味があったら下のページを見てみてください。

ムラサキツユクサ
画像提供:玉川学園

オオカナダモ
画像提供:安高 光将

まとめてみよう!

顕微鏡の作り方、観察した細胞や気孔の絵を、順序よく実験ノートにまとめよう。

ほかのじっけんもやってみよう