７，９９−１０２，（２００２）

愛媛県総合科学博物館研究報告，

科学工作教室実施報告「きらきら光ファイバー万華鏡」
進悦子*

A Report on “A Kaleidoscope Using Optical Fibers”
Etsuko ShinThis report describes the method and consideration on “a kaleidoscope using optical fibers” which was devised at
the science class of this museum this August.
The kaleidoscope consists of a light source, a colored film, a rotating tube made of bundles of optical fibers andclosed fibers and a closed three-sided mirror.

Various color patterns are produced by coming through a rotating optical fibers tubes and they reflect themselves
infinitely on a closed three-sided mirror to become endlessly-changing beautiful and complex patterns to theviewer’s eyes.

はじめに受講者は，いろいろな材料を扱い，いろいろな道具を使いながら，全員完成させることができた．そして，太愛媛県総合科学博物館では，２００
１年８月２２日（水）に小学校４年生以上を対象に「きらきら光ファイバー万華

陽光で見るいつもの万華鏡とは違った，美しい光の模様を見ることができた．
（写真４）
（写真５）

鏡」というタイトルで科学工作教室を実施したので，ここにその実施報告と作り方を記述する．
万華鏡は，鏡を３枚合わせるとできる無限反射を利用したもので，筒の中に入れたビーズが鏡で無限に反射されて，美しい模様を創りだす．今までに，ビーズを鏡で無限反射させる万華鏡や，試験管にのりとビーズを入れて模様をつくる「ゆらゆら万華鏡」などを作ってきたが，今回の万華鏡は，電子工作と結びつけられないかと考えて作ったものである．
今回の工作では，発光ダイオードを用いた光源を作り，その光を光ファイバーでつないでその光を無限反射させて模様をつくり出す．回転させると光ファイバーか

写真１

ら出る色が変わるように，油性色マジックで着色したフ実

ィルムを，光源と光ファイバーの中間に入れた．光をき

施

内

容

れいに見えるようにするために，かなり明るい白色光源が必要だったので，高輝度の白色発光ダイオードを用い

１

日

時 ２００
１年８月２２日（水） １
３：００〜１
６：００

た．最新技術を用いることによって，現在の技術進歩，

２対象

発光ダイオードや光ファイバーの性質と身の回りでの活３

参加人数 １９名

用事例を知ることができる．このことが今回の科学工作

４

開催場所

小学校４年生〜中学生
愛媛県総合科学博物館

科学工作室

教室の目的である．また，ペンチやニッパー，はんだご準備するものてなどの道具を使えるようになることも重要な目的である．
１．材料＊愛媛県総合科学博物館

学芸課

白色発光ダイオード１個，電池ホルダー（単３科学技術研究科

Dept. of Science and Technology Ehime Pref. Science Museum

２本用），トグルスイッチ１個，アクリル鏡（１２０×４０ ）３―９９―

科学工作教室実施報告「きらきら光ファイバー万華鏡」

 赤１本，黒２本），３ほどに切った光ファイバー２０〜３０本，丸い厚紙（φ６０），紙筒（１７０・φ６０），透明フィルム１枚，黒ゴムスポンジ枚，リード線（１０２．筒の製作（１）筒を短く切り，その上に円形のフィルムを貼ってマジックで色を塗る．
（図６）

２．道具
ラジオペンチ，ニッパー，はんだごて，はんだ，はんだごて台，カッター，カッターマット，木工ボンド，油性カラーマジック，ビニールテープ
作

り方

図６

１．光源ボックスの製作（２）アクリル鏡を３枚並べて，ビニールテープでとめ（１）木板を図１のように組み立てて，木工ボンドで接て三角筒を作る．
（図７）

着し，箱を作る．
（図１）

図７
図１（３）三角筒を長い筒（２）電池ホルダーとトグルに入れて，円形の厚紙スイッチをリード線でつなでふたをする．
（図８）

ぎ，はんだづけする．
（図２）

図２
図８

（３）箱のトップに穴を開け，発光ダイオードを差し込（４）短く切った筒にみ，下からテープを貼って固定させる．
（図３）

丸く切った黒ゴムスポンジをはめ込み，スポンジに光ファイバーをまんべんなく差し込
む．
（図９）

図９（５）筒を図１０のように重ねて，まわりを覆うように厚図３

紙を丸めて円筒をつくる．円筒をかぶせて，完成．
（図（４）図４のように配線し，電池ボックスを入れて，ス１０）

イッチを固定する．
（図４）
（図５）

図４

図５

図１０―１００―進まと悦 子

アンケート結果

め

光源に豆電球ではなく発光ダイオードを使ったのは，消費電力が少なく，高輝度であるからである．着色した

講座終了後，受講者を対象にアンケートを実施しているので，その結果を記述する．

フィルムにかけて赤や青の光にしたかったので，白色発光ダイオードを用いてみた．豆電球と比べると明るさが全く違い，とてもきれいに見える．ただ，白色発光ダイオードは１個４００円で，普通の発光ダイオードの１０倍も受講者学年
小４

小５

小６

中１中２中３合計

９５３１１０１９する．教材費も一人８００円と高くなってしまった．開発されたばかりのパーツなので，これから値が下がるかもしれない．
光ファイバーは，いくつか径の違うものを用意してみた．太さがあるとそれだけ大きな光になるので美しく，小さい光と大きい光のめりはりが模様をよりつくり出していて星空のようにも見えた．回折シートととおしてみ

受講の理由
内容がよさそう

タイトルがよか

人にすすめられだったからったからたからるとさらにきれいな世界が広がった．
（写真４）（写真１２５）プラスティック製のファイバーだと，太さの種類も４３（親２その他１）

多く教材屋で安く手に入り，加工もしやすかった．
熱をほとんど出さずに明るく光るという発光ダイオードの優れた性質を紹介するために，豆電球と明るさの比較をしたり表面をさわってみて熱さを比較したりしてみた．最近はほとんどの信号機が発光ダイオードを使用し説明はどうでしたかわかりやすかった

まあまあわかりにくかった

１３６０

かんたんだった

まあまあむつかしかった

４１０５ているが，その理由がこの実験で納得できたようだ．光ファイバーの内部反射の説明に，教材屋で手にいれた「光ファイバー原理説明器」を使い He-Ne レーザを入光させたが，かなり減衰してしまい，少し説得力に欠けてしまった．
工作が始まる前にあらかじめ聞いてみると，受講者の作ってみてどうでしたか３分の２がはじめてはんだづけをするということだったが，最初に練習を行ったことと，この日に博物館実習生６名が補助に入ってくれたおかげで十分目が行き届いたこともあり，やけどやけがをすることもなく，全員が使主な感想えていた．実習生にはあらかじめ練習してもらい，留意とても楽しかった．
けっこう難しかったけど，きれいな万華鏡が出来てう点などを話していた．
今回の工作では，工夫の余地はあまりなく，ある程度完成された工作をめざす，といった講座になった．しかし，工作をとおして使われている部品の性質や役割を知り，初めの道具も体験した．単に作って完成させるだけでなく，作るという行為からいろいろなことを知ることができる．

れしかった．

初めて光ファイバーで万華鏡を作ったけど，いろんなことが良く分かってよかった．

光ファイバーのことが良く分かった．
宇宙に星がいっぱいあるみたいできれい．もっと工夫

次回は，手で動かさずに電気で回転させること，また受講生が自由に手を加えられるように工夫の余地を持たせた講座をプログラムしたい．

―１
０
１―

したらどうなるのだろう．

科学工作教室実施報告「きらきら光ファイバー万華鏡」

写真２ はんだづけの作業

写真４ 完成した万華鏡の中の模様

写真３ 光ファイバーの原理説明

写真５ 回折シートをとおしてみた万華鏡の模様―１０２―