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画用紙の反射光を用いて、紙の色や光の色の性質を調べる。

実験概要
光はさまざまな表面の条件で反射する光が異なっている。この実験では、生徒は様々な色の光の反射する割合を測ることで、エネルギの吸収する割合を考える。アルミホイルを使うことで、反射の効率もおおよそ求めることができる。

参考
光の三原色は赤・青・緑である。これらは光の色が増えていくので加法混色という。現象として混ぜると次第に色が白に近づいていく。応用例としては、蛍光灯など照明、テレビの画面の色は加法混色でつくられている。

色の三原色は黄色・シアン(青緑)・マゼンタ(あざやかな赤紫)である。これらは白色光に含まれる色から反射で色が減ることで見られ、減法混色という。この現象では、色を混ぜると次第に色が彩度が落ちるので、目で見ると灰から黒に近づくことが知られている。応用例としては、印刷物はインクがこの3色と黒で作られている。

使用する製品
E31-8200-15ワイヤレス光/色センサ GDX-LC

用意するもの
スタンド、白画用紙、色画用紙(または折り紙)、色が見つからないときは、アクリル絵の具(マゼンタ、シアン)、アルミニウム箔
(色画用紙はセット品でよいです)

実験の手順
① 測定する画用紙の上で、センサーを下向きにセットする。画用紙からセンサまでの高さを5㎝にする。
② センサについているLEDを点灯させて、下向きに照らす。
③ 白画用紙を下に敷いて、反射光を測定。次に黒を敷いて変化を比べる。
④ さまざままな色の色画用紙に変えて、反射光の色の割合を測る。
⑤ 色画用紙の種類は 赤、青、緑、黄色、マゼンタ、シアンなどがわかりやすい。
⑥ 発展として表面の状態を変える。例えば、アルミニウムと画用紙の違いを比べる。これで、紙の反射率を計算する。アルミホイルは可視光で90%以上、赤外線でほぼ95~97%になることがわかっている。

実験結果

① 白の画用紙では赤、青、緑のどれも同じ割合で反射する。
② 黒の画用紙では赤、青、緑のどれも同じ割合で反射するが、反射する光が弱い。
<<色画用紙の実験例>>
③ 赤の画用紙では赤がよく反射し、青と緑の反射がとても弱い。
④ 青の画用紙では青がよく反射し、緑は青より弱く、赤の反射がとても弱い。
⑤ 緑の画用紙では緑と青がよく反射し、赤の反射がとても弱い。
⑥ 黄の画用紙では赤と緑がよく反射し、青の反射がほとんどない。
⑦ シアンの画用紙では青が極めてよく反射し、緑は少し反射し、赤の反射がほとんどない。
⑧ マゼンタの画用紙では赤と青が反射し、緑の反射が弱い。