簡易分光器を用いた太陽光スペクトルの観察

１　目的

(1) 分光の仕組みを理解する。
(2) 太陽光のスペクトルとその他の光のスペクトルを比較し、その特徴を理解する。

２　準備

筒（筒状であればどんな筒でもよい）、グレーチングシート（レプリカフィルム）または不要となったCD、黒画用紙、セロハンテープ、その他文房具

３　方法

【分光器の作成】
(1) 厚紙を筒の断面よりもやや大きめに切り、中心に直径1cm程度の穴をあける。断面より大きい部分はひだ状に切り込みを入れておく。
(2) 穴の上に2cm四方に切り取ったグレーチングシート（またはCD片）を置き、セロハンテープで４隅を固定する。（写真１）

写真1

(3) 出来上がったものを筒の片方の断面に乗せ、ひだを折り曲げてしっかりとセロハンテープで固定する。（写真２）

写真２

(4) 黒画用紙を筒の高さに合わせて切り、丸めて筒の中に入れる。（写真３）

写真３

(5) アルミホイルを筒の断面より十分大きく切り、中心を2cm四方に切り取る。

(6) 黒画用紙を２枚使ってスリットを作り、それをアルミホイルの穴に合わせて貼る。（写真４）

写真４

(7) 出来上がったもので筒のもう一方を包み、輪ゴムで固定する。（写真５）

写真５

(8) グレーチングシート側からのぞき込みながら、スペクトルが見やすくなるようにスリットの角度を調節する。（写真６）

写真６

【光のスペクトルの観察】
(1) 太陽光のスペクトルを観察する。
(2) 蛍光灯や白熱電灯、水銀灯、LEDなどの光のスペクトルを観察し、太陽光のスペクトルとの相違点を考察する。

※留意点
　　・太陽光を観察する際は、太陽の周りの雲を見るようにし、決して直接太陽光をスリットへ入れないように注意する。
　　・CDを切る際は十分注意する。CDのレーベル面は、カッターなどで軽く傷つけた後、セロハンテープを用いると簡単にはがすことができる。

４　結果

グレーチングフィルムを利用したものは、太陽光スペクトルのフラウンフォーファー線まで確認することができた。CDを利用したものは、グレーチングフィルムに比べてややぼやけてしまい、解像度が落ちていた。

５　授業における活用例

単　元	「物理」の「光の伝わり方」
〔導　入〕	ディスプレイやプロジェクターから表示されるさまざまな色の光が、赤・青・緑３色の光の強さを調節して作り出されているという身近な事例から、白色光がさまざまな色の光が重なりあったものであることを学ぶ。　さらに、屈折を利用するなどして光を分散させ、スペクトルが観察できることを学ぶ。
〔展　開〕	簡易分光器を実際に作製し、どのような光源を観察するか考え、案を出し合う。　白熱灯、蛍光灯、水銀灯、太陽、LEDなどが出す光を観察し、スペクトルの違いが生じた理由を発光原理などから考察する。　線スペクトルや連続スペクトル、フラウンホーファー線について学ぶ。
〔まとめ〕	本実験ではスペクトルの観察のためにグレーチングシート（またはCD)を用いており、プリズムを用いる場合のような光の屈折ではなく、回折光の干渉により光を分散させていることを紹介する。

６　その他

この実験教材は、高等学校学習指導要領解説（理科編）における
科学と人間生活	(2) 人間生活の中の科学　　ア光や熱の科学　　(ア) 光の性質とその利用
物理	(2) 波　　ウ光　　(ア) 光の伝わり方
	(4) 原子　　イ原子と原子核　　(ア) 原子とスペクトル
地学基礎	(1) 宇宙における地球　　ア宇宙の構成　　(イ) 太陽と恒星
という項目において利用できる。

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