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子供の自由研究!虹はどうしてできるの?

夏休みになると、子供会の花壇の水やり当番が回ってきます。先日、子供達と一緒に花壇に水をやっていたときのことでした。
虹イラスト

息子
うわぁ、お父さん、大きい虹が見えるで。

おぉっ!綺麗やなぁ。
そういや、虹ってどうやってできるか知ってる?

息子
知らん知らん。何で?
お父さんは知ってるん?

いや、知らんけど・・・
前から気になってたんよ。
一緒に調べるか!?

息子
うん、じゃあ、今年の夏休みの自由研究はそれにする~!!

という話の流れで虹について調べることになってしまいましたが、実は前から不思議に思っていたのです。

中学の時に理科のプリントに出題されていたのですが、回答を教えて貰えなかったということもあり、長年気になっていたのですが、自分で調べるということもせず。(笑)

丁度良い機会というわけで、今日は子供の自由研究のテーマにぴったりの「虹ができる仕組み」や「虹の作り方」について調べてみたいと思います。

自由研究のテーマに困ったら、虹について調べてみませんか?子供でも分かるように説明してみたいと思います。
 

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虹はどうやってできるの?

まずは、虹ができる仕組みから見ていきましょう。

思い出してみると、よく虹が見えるのは雨上がりや小雨の時なんかが多いですよね。つまり、虹は太陽の光が空気中の水滴に反射して、その光が何らかの理由で七色に見えるというもの。

と、そこまでは大体想像できます。最大の疑問は、無色透明に見える太陽の光がどうして七色に変化するのかという部分ではないでしょうか。実は無色透明に見えている太陽の光にも秘密がありました。

それは、太陽の光は無色透明ではなく、色んな色が合わさることによって無色に見えているだけなのです。

160
そして、その光が水滴を通ることによって屈折します。その時に色ごとに分離して、綺麗な七色の虹になるというわけなのです。

息子
えっ???
屈折ってなぁに?

そうか、屈折知らんか・・・

そうですね、屈折って言う言葉はちょっと難しいですよね。では、もう少し解り易く説明してみましょう。
 

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光は水に入ると折れ曲がる?

例えば、コップのジュースをストローで飲もうとしたときに上から見たことがありますか?真っ直ぐなはずのストローが折れ曲がって見えますよね。でも、ストローを取り出すとやっぱり真っ直ぐです。これは当然、実際にストローが曲がっているわけではありません。

これは、コップのジュースによって光が折れ曲がっているからなんですね。そして、このように光が折れ曲がることを光の屈折と言います。

レモネード

つまり、虹が七色に見えるのは、コップのジュースでストローが折れ曲がっているのと同じ原理なんですね。
 

光の屈折が虹になる?

息子
光が曲がると虹になるの?

実は、光は色によって曲がり方が違うんです。難しく言うと、ややこしくなるので、色によって曲がる角度が変わってくるっていうことだけわかっていればいいと思います。

つまり、図で描くとこんな感じ・・・
虹イメージ

ちょっと上手く描けてませんが、何となくイメージできますよね?つまり、太陽の光が水滴に当たった時に屈折して虹の色に分解されるということです。
  

実際に虹を作ってみよう!

虹ができる仕組みについてはイメージできたと思いますが、肝心なのは自由研究としてどうやってまとめるかという部分だと思います。そんな時は、簡単な実験をしてみるというのはいかがでしょうか?

虹を作る実験方法はいくつかありますが、簡単なのは私と息子が花壇の水やりの時に見た虹を再現させるという方法です。

では、もう一度虹ができた時の状況を思い出して整理してみたいと思います。虹が発生したのは花壇にシャワーで水を撒いていた時でした。

虹が見られた時の状況
  • 朝6時頃
  • 水(シャワー)
  • 太陽を背にしていた

 
同じような条件を作ることができれば虹が作り出せるはず。でも、ちょっとホースで水を撒くのは大変・・・ということで、違う方法を紹介しましょう。
虹イラスト1

虹を作る実験方法

 
それでは、それぞれの方法について、もう少し詳しく説明してきましょう。
 

霧吹きを使って虹を作る方法

霧吹きを使って虹を作る方法を紹介します。準備物する物は霧吹きのみです。方法はとっても簡単。太陽を背に向け、霧吹きで霧を作ります。この時のポイントとしては、観察し易いような場所を選ぶことですね。

観察しやすい場所としては、暗い色の壁の近くなんかがお勧めですので、良い場所を探してみてください。太陽の位置によって見えにくいかもしれませんので、太陽の位置が低い朝か夕方に実験するのが良いと思います。

また、時間帯によって見える位置なんかを調べてみるのも面白いかもしれませんね。
 

懐中電灯で虹を作る方法

懐中電灯を使って虹を作る方法を紹介します。まず、準備物は下の通り。

準備物
  • 懐中電灯
  • ペットボトル(円柱型)
  • アルミホイル
  • 輪ゴム

 
それでは、実験方法です。

実験方法
  1. アルミホイルに約5㎝のスリットを入れる
  2. アルミホイルを懐中電灯に被せて輪ゴムで固定する
  3. 水の入ったペットボトルを照らす

 
アルミホイルに入れるスリットの大きさは5㎝が目安です。懐中電灯の大きさに合わせて調節してくださいね。光はスリットを通すことで細くなりますが、その方が虹の観察をし易くなります。

実際に実験をするときには部屋全体を暗くし、水の入ったペットボトルを白い壁や白い画用紙の近くに置いてください。懐中電灯でペットボトルを照らすことで、反射した光が虹のように七色に分離します。

簡単な実験ですので、是非挑戦してみてくださいね。
 

まとめ

虹イメージ
虹ができる仕組みや虹を作る実験方法について記事にしてみましたが、如何だったでしょうか?子供の自由研究としては最適なテーマではないかと思います。

では、もう一度簡単におさらいしてみましょう。虹ができる仕組みを簡単に説明すると、こんな感じです。
 

虹ができる仕組み
  • 太陽光線が空気中の水滴に反射する
  • 色毎に反射する方向が変わるので色毎に分離する

 
光の屈折などについては小学生(特に低学年)には少し難しいかもしれませんが、上手に説明すれば理解して貰えると思います。そして、簡単な実験方法としては、以下の2種類をおすすめします。

虹を作る実験方法
  • 霧吹きを使って虹を作る方法
  • 懐中電灯で虹を作る方法

 
どちらも簡単な実験方法ですので、是非挑戦してみてくださいね。
 
他にも自由研究関連の記事を書いています。是非読んでみてくださいね。
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