- おう面の化しょう鏡
- ルーペ
- 小さい鏡
- ラップ芯(しん)
- 角材
- 板
- 材木片
- 段ボール
- 黒い厚手の紙(画用紙)
- 接着ざい
- 黒と料
- 両面テープ
- ねじくぎ
- 定規
- のこぎり
- カッター
- コンパスなど
望遠鏡を作ってみよう
おう面の化しょう鏡とルーペや虫眼鏡で、ニュートン式の反射望遠鏡を作りましょう。
月のクレーターが見えるかな。
ルーペは、写真用の10倍ぐらいが使いやすいが、倍率の高い虫眼鏡でもできます。
のこぎりやカッターを使う時には、ケガをしないように十分に注意しましょう。
【設計図】
本当のニュ-トン式
【設計図】
今回作るもの(変形ニュートン式)
おう面鏡の化しょう鏡のサイズ(直径・厚さ)を測ります。
おう面の化しょう鏡(顔を映すと大きく見える)のサイズ(直径、厚さ)を測ります。このとき、化しょう鏡にスタンドなどがついている場合は、はずしておきます。
黒ラシャ紙を化しょう鏡の直径に切り、まん中に穴を開けます。
黒い厚手の紙を化しょう鏡の直径に丸く切り(鏡が四角い場合は四角)、そのまん中に直径3~7cmほどの丸い穴を開けます。
カッターなど、とがったもので指をけがしないように注意しましょう。
切った紙をテープなどで、化しょう鏡に付けます。
できたら、このドーナツ型の紙をテープなどで化しょう鏡に付けて止めておきます(鏡のまん中の直径3~7cmの部分だけを使います)。
晴れた日に、化しょう鏡の焦点距離(しょうてんきょり)を測ります。
晴れた日に、図のようにして化しょう鏡の焦点距離(しょうてんきょり)を測ります。また、写真用ルーペではなく虫眼鏡やハンドルーペを使う場合には、その焦点距離(しょうてんきょり)も測っておきます。
板や材木を使い、図のような形に組み上げます。内側を黒くぬっておくといいでしょう。
ラップ芯(しん)などでぬき差しできる筒(つつ)を作り、ルーペを取り付けます。木材で組み立てたものに組み込みます。
ラップ芯(しん)などを利用して、ぬき差しできる筒(つつ)を作り、ルーペを取り付けてsetp5の部品に組み込みます。
なお、すべての部品は、内側になる面を黒くぬっておくといいでしょう。
月などに向けて観察してみましょう。
この望遠鏡はもちろん、レンズや反射鏡で太陽を見ては「絶対に!」いけません。太陽からの光や熱はたいへん強いため、レンズや反射鏡で光が集められると(熱も集まります)、目が見えなくなってしまう危険があります。
この工作実験は、あくまで「反射望遠鏡のしくみを理解する」ためのものですので、望遠鏡としての十分な性能はありません(本物の反射望遠鏡のような観測はできません)。
反射望遠鏡の完成です。月などを観察してみましょう!
1cmずつ穴の直径がちがうドーナツ紙を何種類か作っておき、取りかえて像のシャープさや明るさのちがいを比べてみるとおもしろいでしょう。
化しょう鏡のおう面鏡は、精度が高くありません。そこで、反射鏡にドーナツ型の黒い紙をかぶせ、比較的、精度の良い中心部分だけを利用しています。しかし、穴が大きいほどたくさんの光を集めることができますので、暗い天体には大きい方が有利になるのです。
おう面鏡はとつレンズと同じように、光を集めて像をつくります。ニュートン式ではこの像のできる場所を平面鏡(斜鏡(しゃきょう)と呼びます)で直角に曲げ、筒(つつ)の外に出して接眼レンズ(ルーペ)で観察するしくみです。
なお、この望遠鏡では、利用できるおう面鏡の面積が小さいため、斜鏡(しゃきょう)がおう面鏡への光の通り道に重ならないようにしていますが、実際のニュートン式は斜鏡(しゃきょう)は望遠鏡のまん中にあります。一見、天体から来る光のじゃまをしていように感じますが、斜鏡(しゃきょう)が十分に小さく、また、ピントははるか遠くに合っているために問題にならないのです。
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。
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