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2016年8月17日 (水)

村山斉殿、光が曲がる事実は簡単に確認できる。夏休み宿題向きの理科実験? Fact bends the light you can check easily. Science experiments for summer vacation homework.

52小話1
光が曲がる事実は簡単に確認できるshort story-1
 
 夏休み宿題向きの理科実験
Science experiments for summer vacation homework.
 Fact bends the light you can check easily. 2016817日 Hiro. Oyama
「光りが曲がっている事実は、宇宙空間でブラックホールのそばを光が通過する時だけだ。またまたフィボナッチ坊やが、くだらない屁理屈で世の中を乱そうとしている、ってお叱りの声が聞こえて来たわよ。どう返答するのよ?」

「やれやれ、(1/2)スピンの原子核や原子核世界に於いて、光が曲がっていることを示唆してあげたのに。それだけでは気が付かない〔悟れない〕物理学者からの声が届いて来たのかい。仕方ないな。ちょっと分かり難いけど、その説明をしてあげるよ。
"True light is bent is the only when light passes near a black hole in outer space. I heard some voices have also trying in a silly quibble, war, world, Fibonacci little boy, and could be better. To respond on it? "
"Well, but did suggest that light is bent in the (1/2) spin of atomic nuclei and nuclear world. Came from physicist (did) not notice that only you have received? There's nothing. Kinda hard to understand, but I'll put that description.


 宇宙空間で重力の影響で光りが曲がることは事実なんだ。もの凄く遠い所から地球に届いている光りは、ほとんど完全な平行光線なのだよ。だから望遠鏡でその星の姿を見ようとしていくら望遠鏡の倍率をあげても、小さな点(ギラギラと光っている小さな点)にしか観測できないのは知ってるね。
そのようなほとんど完全な平行光線(レーザー光線とは比べられないほどのもっともっと完全な平行光線)で光りが曲がるのを確認するには、ブラックホールや太陽の直ぐそばを通過するなどの方法でしか確認できないのだよ。
でもね、何十億円も何百億円という費用を掛けなくても、小中学生が簡単に、『確かに光りは曲がるんだ』ということを確認する手段があるんだ。」
「そんなまたまた挑発的なことを言って大丈夫なの?ちょっと心配だけど、しゃべって見て。聞いてから判断する」
 We are under the influence of gravity bends light in space it is a fact. Though it's almost perfect parallel rays of light reaching Earth from so far away. So look at the appearance of the star with a telescope and you know, too much given the magnification of a telescope cannot observe very small dots (bright little dots). It is only in ways such as through the right near a black hole and the Sun to ensure that bends light in perfect parallel rays; more and more perfect parallel rays does not compare with laser beam; and like most I'm sure.
 But also, what 1 billion dollars is basically costs 10 billion many dollars Elementary and junior high students are easily got a means to make sure that "It's certainly bend light"
" Fine? so once again say that provocative? Seen speaking, but I'm a little worried. Judging from the hearing.


「電磁波も光りの一種だってことはマトンちゃんも知っているだろう。波なんだよ。電波をパラボラアンテナで平行光線にして送信しても、距離が延びると段々と広がっていくだろう。建物などの障害物があっても、波は回り込んで伝わっていくじゃないか。特に波長が長くなればなるほど、曲がりやすいのは、みんなが経験で知っていることなんだ。逆に言うと、波長の短い光りは曲がりにくいのだよ。これは波に共通する性質なんだよ。」
「そんな定性的な説明したって、抗議してきた某物理学者には通じないわよ。小中学生が納得するような説明をしてよ」

「よし分かった。針穴写真機で説明してあげよう。」
「針穴写真機って、黒い箱のに小さな穴を開けただけの写真機でしょ。それがどうだっていうの?」
「普通、写真機と言えば、凸レンズがくっ付いているだろう。あの針孔写真機には、凸レンズが無いんだよ。でもどういう訳か、何とか鮮明な外の景色が写せるんだよ。穴を小さくすればするほど鮮明な画像が得られるのだ」
「単に、絞りを絞った効果が出て来ている訳じゃあないの」
「一般的にはそんな説明でお茶がにごされている。多くの物理学者もそれで納得している。光りは直進しているのであって、外の景色が不鮮明になるのは、穴のサイズの問題だ、穴がピンポイントから大きくなった分だけ像が不鮮明になる、という風に納得している。
しかし、それ以上の効果が針穴写真機では観測されるんだ」
「そうだとして、フィボナッチ先生は、針穴写真機を我々に作らせてそれを実証しようとしているのですか?相当丁寧な実験をしないと、効果確認が出来そうにありませんね」
「そうですよ。小学生なら面白がってやるかも知れませんが、大の大人である物理学者にそれを要求しても、(はな)から相手にしてくれませんよ」

「爆笑問題さん、横からいらんことを言わないでくれる?マトンちゃんが不安そうな顔してるじゃないか。
よし、分かった。もっと簡単に小中学生でも大の大人でも出来る実験を教えてあげよう。これは『易しいランプ技術のお話し』の第33話としてブログ記事にした内容なんだけど、再録しましょう。
33話、”ランプ灯具内部で、光が曲がっている?”

33話、”ランプ灯具内部で光が曲がっている?”

ご存知のように、
光は波の性質も併せ持っています。そして、ある条件の下では、光は曲がりつつ進むのです。物理の教科書では、スリットの通過光実験だとか、干渉実験として小難しく(?)説明されていますが、簡単に体験できる方法を、ご紹介しましょう。

それは、”指で小さな穴を作って、覗いてみる”のです。指で作るので、いびつな穴しか出来ませんが、これで結構、光が曲がる効果が確認できます。勿論、親指の先と人差し指の先とをくっ付けるような、大きな穴を作っては駄目です。
人差し指だけを折り曲げて、小さな穴(2mm角程度の穴:3角穴)を作って覗いて見るのです。10秒で確認できますので、まず、やって見て下さい。

1)、”外の景色(像)が小さくなった”のに気づかれましたか? 
2)、指穴をほんの少し動かして見て下さい。
頭を動かさないように注意しながら、指穴を±1mm程度上下させて見るのです。)

どうなりました?
 そうです。像の動きが不自然でしょう?まるで、レンズを通して外の景色を見ているかの如く指穴の動きで外の景色が動いたでしょう?

凹レンズの効果”が現れて来るのです。
私はかなり強度の近眼ですが、電車のホームなどで(時たま)めがねを掛けていない時があります。どの駅に停車しているのか、次はどういう駅か咄嗟(とっさ)に知りたい時、この方法を用いて案内板の文字を読み取ります。(きっと、付近の人は『変な人!』と、思うでしょうね)。

小さな穴を通過した後では、光は暗い方に向かって(わずかですが)、曲がるのです。穴の周り(縁)は暗い。縁近辺を通過する光は(隣に自分の光がないので)その暗い方に向かって曲がる。それが全周に向かって起きるので、凹レンズ効果となるのです。

同じように”小穴”を通過する光を利用した遊びに、針穴写真機があります。が、しかし、活用原理は異なります。この針穴写真機は”光の直進性” で 成り立っているのです。
小穴が凹レンズ効果を作り出すことは、針穴写真機に取っては嬉しくないのです。”凸レンズ効果”なら嬉しいのですが、、。

 この小論文を書いたのは、今から30年も前ですよ。ブログで公開したのは、定年退職後の2009年です。それでも、既に10年前でした。
自分で改めて読んでみて、『面白い!』と思うのですが、あなたも実際に指で小さな穴を作って実験してごらんなさい。
 『これは凹レンズ効果だな。フィボナッチ坊やが言うように、確かに光りは曲がっているのだ!』と納得できますよ。

 爆笑問題さんも、だまされた」と思って指で1~2㎜程度の穴を作って覗いて見てごらんなさい。きっと納得されますよ。
これなんか、1円もかからずに、世界中の子供達が出来る実験ですよ。如何に無駄な苦労をして100年間もかけ、高精度の設備を使って「光りが曲がるという」という事実を確認してきたのかと、あほらしくなりませんか?

「フィボナッチ先生、またまた余計なことしゃべってますよ。それこそ言わない方がいいのじゃないですか」
「確かにね。
ああ、今気が付いたのですが、この実験は、小中学生の夏休みの理科実験レポートとしても面白いのじゃあないかな。
ブログ「光世界の冒険」を参考に、こんな装置を作って『光りが曲がる』という事実を確認できました。というだけでも、総理大臣賞の可能性があると思いますよ。
 そうでしょ、村山斉先生?爆笑問題さん?」
「ガッテン、ガッテン」

 2016 8/19  HIroo Oyama(大山宏)

discussion デスカッション5-2-1 discussion
 この記事を、ブログ掲載したところ、ある人から強烈な抗議を受けました。
『自分は何度もやってみたけど、ちっとも曲がっている効果は確認できなかった。いい加減なことをブログに書くのは止して下さい』という抗議でした。その人はメガネをかけておられる方でしたので、
「あなたはひょっとして、眼鏡をかけたままで指穴を覗かれたのではありませんか?」
と問いました。そうしたら『もちろん、眼鏡ははずしてやってみた』とのことでした。
「私はある電気会社の技術課長をしていた時、数十人の若い方々にこのブログを社内発信して好評を得たという実績を持っているのですが、」と、お話ししても、頑として聞き入れてはもらえませんでした。

 私はほとほと困ってしまって、インターネットで『指穴で宇宙が見える』とうキーワードで検索をかけてみたのです。そうすると、私のブログ記事のすぐ下に、次のような動画付きの記事がリストアプされて来ました。ちょっと長くなりますが関係部分を引用させて頂きましょう。


メガネ無しで見えにくいものを見る簡単な方法 … 201612 5日|人体の不思議
 私たちは、実際に目で見ることで初めて、本当にものの存在を信じることができます。
物を認識するうえで、目で見ることが大切だからこそ、私たちは、目がぼやけて見えにくい時に、メガネやコンタクトレンズ、外科手術など様々な方法で、目の光学を矯正して見えやすくするために大きな努力を払っています。
しかし、メガネが見当たらなくて困った時でも、メガネ無しで、はっきりと見えるようになる簡単なトリックがあります。
まず、指を丸めて、手で小さな穴を作ってください。
 そして、その穴を覗き込んでみてください。
 いかがですか?

ぼやけていたビジョンが、魔法のように一瞬にして見えやすくなって驚きませんか?
 こうすることで、目の悪さに関係なく、見えにくいものを見えやすくする効果があります。
これは魔法ではありません。それでは、ただ小さな穴から覗き込むだけでどうして見えやすくなったのかについて、目の仕組みをもとに紹介します。

 …〔 割愛。〕

 指を丸めた穴から覗くと見えやすくなる理由

メガネは、損傷を受けた水晶体に代わって、様々な角度から入ってくる光の量を調節することで、網膜に焦点を集める役割をします。
しかし、もし、メガネがない場合は、指を丸めた小さな穴から覗き込んでみてください。小さな穴からものを見ることで、どのような距離からくる光でも一点に集めることができます。それは、穴があまりにも小さいため、光がくる方向が狭い範囲に限られ、光が網膜で拡散することなく、楽に焦点を合わせることができるからです。
もちろん、指で作った穴やカメラのアパーチャー(開口部)のような小さな穴は、広い範囲の光を集めるのには適していません。
広い範囲の光を集めるのではなく、余計な光を遮断することで、鮮明な画像を作成するので、必然的に、画像はより暗くなります。
それが、私たちが小さな穴を利用するのではなく、メガネを使う理由です。
しかし、これを知っておくと、もしメガネが見当たらない時などに、応急処置的にものを見る時に役立ちます。・・・

 この記事を書かれた方は、目の機能に対してお詳しい方で、『ただ小さな穴から覗き込むだけでどうして見えやすくなったのか』という理由を『カメラのアパーチャー(開口部)』の小穴効果で説明されていました。
しかし、その方が添付されていた、詳しい動画を見ると、私の主張通り、
12φの穴を通過した光は、アパーチャー絞りのふちに近い0.5㎜程度のドーナツ範囲が、ものの見事に、凹レンズ効果示しているのでした。

 カメラ用凸レンズや目の瞳孔の効能を説明するのが目的ならば、『広い範囲の光を集めるのではなく余計な光を遮断することで、鮮明な画像がえられる。』という説明で正解なのですが、これは指を丸めた穴から覗くと見えやすくなる理由ではありません。
 
私が書いた凹レンズ効果の説明をすべきなのです。
それは兎も角、私だけが変な屁理屈で、世間一般の人々にメガネをとっさにかけられない時の特効薬〔魔法〕として『指穴を作ってメガネの代用を薦めている』訳ではありませんでした。
 特に、その動画は科学的にしっかりとした観測結果を皆さんに紹介した素晴らしい実証説明になっていたのは有難かったのでした。

他にも様々な方々が、指穴の凹レンズ効果に気が付いておられましたが、これ以上の紹介は差し控えます。
 1φ程度の指穴が〔カメラの絞り(アパーチャー)効果ではなくて〕凹レンズ効果なのです!という事実が、キーポイントだったのです。
 その理由ですか?
メガネをかけている人のほとんどは、凹レンズのメガネをかけているのです。その近眼者用の凹レンズの役割を指を丸めて作った小穴が果たしているのが本当の理由なのでした。


 discussion ディスカッション5-2-1をまとめておきましょう。
 針穴写真機は”光の直進性”  成り立っているのです。
小穴が凹レンズ効果を作り出すことは、針穴写真機やカメラに取っては嬉しくないのです。
 
凸レンズ効果”なら嬉しいのですが、如何せん1φの指穴は凹レンズ効果だったということです!

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コメント

TOTSU LENZE canbe certainly figureed , but small hole makes worek as Ou-

投稿: iSweeden | 2016年8月19日 (金) 08時08分

村山斉先生、もういい加減で、悟って下さいませんか?
佐藤勝彦先生も、船久保公一先生も、周りばかり気にしていたら、ノーベル賞をみすみす逃すことになるのではありませんか?
 子供たちは素直に指穴を覗いて、宇宙を見ていますよ。
『確かに、指穴を通る光は曲がるんだ』って納得してますよ。
アインシュタイン思想は子供たちにも理解できるのです!

投稿: Hiro. Oyama | 2017年6月17日 (土) 03時52分

納得です!メガネを外して覗いて見たら、凹レンズ効果を確認できました!指穴は凹レンズ効果を創り出すのですね。納得しました!

投稿: 榎拓雄 | 2018年3月 6日 (火) 23時36分

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