名古屋市立工業高等学校
理科名古屋市立工業高等学校
理科鉱物万華鏡

Let’s make it !
名市工

きららちゃん をつくろう

きららちゃん「雲母」という鉱物を知っていますか？「雲母」の読み方は、「うんも」と読んだり、「きらら（きら）」と読んだりします。
雲母には「白雲母」や「黒雲母」などがあり、いずれも「パリパリッ」と紙のように薄く剥がれる特徴を持っています。（鉱物が平らな面にきれいに割れたり、剥がれてたりする現象のことを「へき開」といいます。雲母は「千枚はがし」とも呼ばれ、へき開が一方向に顕著に表れる鉱物として知られています）
鉱物万華鏡 きららちゃん は雲母の中でも「白雲母」を使います。
薄い板状にした白雲母を偏光板で挟み光を通すと、鮮やかな色彩を示します。（この色彩を「干渉色」といいます。）
鉱物の干渉色がつくる鮮やかな色の世界を万華鏡の中に閉じ込めたものが 鉱物万華鏡 きららちゃん です。簡単な工作ですので、ぜひ作ってみてください！

おうちでのつくり方
用意するもの・筒 ２本（径の違うもの）
・偏光フィルム（保護シートは剥がす）
・白雲母（定規の1㎜目盛り線くらいの厚み）
・ミラーシート
・黒画用紙
・接着剤、はさみ、カッターナイフ
コンパス、油性ペン、つまようじ※ここで記載している寸法は例です。
セロハンテープ

お好みの大きさにアレンジできます。

手順① 材料のカット・筒は細い方を９㎝、太い方を２㎝に切ります。

③ 万華鏡の鏡をつくる①で測った細い筒の半径から鏡の横幅の長さを計算します。
計算方法は「（①で測った細い筒の半径）× 1.7３ × ３」です。
鏡の縦の長さは８㎝です。縦横の寸法をとり、ミラーシートを切り抜きます。
今回は正三角形の鏡の例にしていますが、二等辺三角形にするなど、鏡の工夫をしてみると仕上がりが変わってきます。形を８変える場合は、のぞき窓の位置㎝も工夫するとよいでしょう。
また、鏡がなくても白雲母を２枚の偏光フィルムにはさむだけ
ミラーシートで十分きれいな干渉色は観察できます。
（①で測った細い筒の半径）× 1.7３ × ３ ㎝

筒はサランラップの芯や紙コップ、強度は下がりますが黒画用紙を丸めたものでも代用できます。
一方の筒がもう一方の筒に入る径のものを用意してください。

ミラーシートは裏面に切り込みを入れ、鏡の面が内側になるように折る。端と端はテープでつける。

９㎝
２㎝
細い方の筒は、筒の半径を測っておきます。

ケガに注意しながら切りましょう。

・細い筒の底の形に合わせて黒画用紙、太い筒の底の形に合わせて偏光フィルムを切り抜きます。
コンパスを先ほど測った細い筒の半径に合わせて、黒画用紙に円を書きましょう。
偏光フィルムには穴が開くといけないので、コンパスは使わずに、マジックで外縁をなぞって切り抜き線を書きましょう。
書けたらはさみで切り抜きます。

偏光フィルム

黒画用紙

細い筒と黒画用紙

はさみで丸く切り抜いたら、細い筒と黒画用紙、太い筒と偏光フィルムの大きさが合っているか確認しておきましょう！

太い筒と偏光フィルム② のぞき窓をつくる
切り抜いた黒画用紙の中心（コンパスの針穴が開いているところ）に５㎜の正方形ののぞき窓を切り抜きます。
①で切り抜いた偏光フィルムの余ったところから、1.5㎝の正方形を切り抜き、のぞき窓にテープで貼り付ける。

また、ミラーシートがないときは、ポリスチレン容器（お弁当の透明のふた）の外側に黒画用紙を貼ることで代用できます。

④ 白雲母の貼り付け①で太い筒に合わせて切り抜いた丸い偏光フィルムに白雲母を貼り付けます。
貼り付ける接着剤は、透明な水のりか、透明な瞬間接着剤がおススメです。
白雲母は5㎜程度の大きさに適当な形にはさみで切り分けます。
このとき、キラキラした粉が手につくかもしれませんが、白雲母はラメの原料なので洗えば大丈夫です。パラパラ剥がれても、気にせず付けましょう。

白雲母を切るときは、指を切らないように注意！
接着剤が指につかないようにつまようじを使いましょう⑤ 組み立て

コンパスの針穴
鏡の上からのぞいた
時のイメージ

2.5㎜
2.5㎜５㎜

あまり大きな隙間が空かないように白雲母を並べて貼るとキラキラした仕上がりになります。
重ねて貼って、薄いところと厚いところを作ると色の見え方が変わってキレイです。

③で作った鏡を、②で作ったのぞき窓に貼り付ける。この時、テープで貼り付けた方が内側にして貼りましょう。
鏡の中心にのぞき窓が来るように調節し、鏡の外側をテープでとめ、固定する。
このとき、鏡の面には触らないように気を付ける。

５㎜
円の中心に合わせて5㎜四方をカッターナイフで切り抜く。

1.5㎝

細い筒に上で作った鏡付きのぞき窓を貼り付けます。
太い筒には白雲母を付けた偏光フィルムを貼り付けます。
紙にもプラスチックにも使える接着剤を選んで貼り付けましょう。

太い筒を細い筒に上から被せましょう。

1.5㎝①で余った偏光フィルムから、1.5㎝の正方形を切り抜く。
切り抜いた正方形はのぞき窓に貼り付ける。

貼り付ける際、テープがのぞき窓に掛からないよう注意！

※白雲母を貼った方を内側にする！
外側にデコレーションして、オリジナルきららちゃんを作ろう！

☆調べてみよう☆
雲母ってどんな鉱物だろう。身近なものではどんな物に使われているのかな？
他の鉱物を偏光板にはさんで見るとどんな色が見えるのかな？岩石を偏光顕微鏡で観察したらどんな風に見えるのかな？
もっと深く知るためのkey word! 「偏光」「干渉色」「複屈折」

鉱物万華鏡

きららちゃん をつくろう
名古屋市立工業高等学校
安藤 佳凜・安藤 貴子・林本 由紀・山本 泰也

きららちゃん

※平成３０年１０月に名古屋市科学館で開催された科学の祭典に出品したポスターです。

「雲母」という鉱物を知っていますか？「雲母」の読み方は、「うんも」と読んだり、「きらら（きら）」と読んだりします。
雲母には「白雲母」や「黒雲母」などがあり、いずれも「パリパリッ」と紙のように薄く剥がれる特徴を持っています。（鉱物が平らな面にきれいに割れたり、剥がれてたりする現象のことを「へき開」といいます。雲母は「千枚はがし」とも呼ばれ、へき開が一方向に顕著に表れる鉱物として知られています）
鉱物万華鏡 きららちゃん は雲母の中でも「白雲母」を使います。
薄い板状にした白雲母を偏光板で挟み光を通すと、鮮やかな色彩を示します。（この色彩を「干渉色」といいます。）
鉱物の干渉色がつくる鮮やかな色の世界を万華鏡の中に閉じ込めたものが 鉱物万華鏡 きららちゃん です。簡単な工作ですので、ぜひ作ってみてください！

つくり方
材料

鮮やかな色が見える不思議
太陽から出ている光の中にはいろいろな色の光が含まれています。人の目に見ることができる光を可視光線といい、紫から赤色までの光があります。光は波の一種であり、色の違いは波長（波の山から山までの長さ）の違いによって表れています。

・筒 ２本（印刷機のマスタの芯）・偏光フィルム・白雲母（２㎝×２㎝）
・ステンレス板・黒画用紙
・接着剤、はさみ・デコレーション用のグッズ

偏光板をつかうと…

手順① 材料の加工
材料の加工にあたって、名市工電子機械科と機械科の機械をお借りしました。

左：偏光板を同じ向きに２枚重ねた
右：左図から上だけ９０度回した筒の加工の様子
細い筒は９㎝、太い筒は２㎝に電動のこぎりでカット！

画用紙と偏光フィルムの加工の様子
レーザーカッターを使用しました。
100枚でもアッという間！

普通の光はいろいろな方向の波が混じっています。偏光は波の振動方向がそろった光のことです。偏光板は、偏光を作り出す働きがあります。偏光板には向き（偏光板の分子が並んでいる向き）があり、入ってくる光の方向によって偏光になったり、光の強さが変わります。

左：白雲母を１枚の偏光板に置いた
右：白雲母を２枚の偏光板で挟んだ

ステンレス板の加工の様子
大きな機械でステン板を切ります。
切ったステン板をコンパウンドで磨いて機械で三角形に曲げたら鏡の完成！

準備風景
名市工のお兄さん・お姉さんがお手伝いしてくれました。
ありがとうございました！

偏光した光が白雲母の中に入ると、偏光が２方向に分かれます（複屈折）。
白雲母の中をそれぞれの速度で進み、白雲母からは２本の偏光が出てきます。２本の偏光は上に重ねた偏光板を通るとき、互いに影響し合い、波長によって強い光や弱い光（消えたように見える光）になって偏光板を通ります。すると、無色透明な白雲母にも鮮やかな色がついているように見えます。

偏光拡大鏡で岩石薄片を観察してみよう② 組み立て鉱物の種類は5000種類以上もあり、その一部の鉱物が岩石をつくっています。とくに、石英・カリ長石・斜長石・黒雲母・角閃石・かんらん石・輝石は主要造岩鉱物と呼ばれ、マグマが冷えて固まってできる岩石の主要な造岩鉱物です。濃い色をしている鉱物を有色鉱物、無色や白っぽい色をしたものを無色鉱物といいます。
長い筒にのぞき窓と偏光フィルムを貼付け

長い筒に鏡を入れる

短い筒に白雲母を貼り、長い筒と組み合わせて…

完成！
きれーい！

自分なりにデコレーションしてオリジナルきららちゃんをつくろう！
今回、きららちゃんシールは名市工情報技術科のプリンターで作りました。

おもな火成岩とそれぞれの偏光顕微鏡での観察写真
山口県岩石図鑑（山口県地学会編）出版社：第一学習社 より引用
謝辞
本教材の作成にあたり、富山大学の佐野晋一先生には大変有用なご助言をいただきました。また、本校機械科・電子機械科・情報技術科・自動車科には材料の加工等にご協力いただきました。環境技術科には人工いくら万華鏡の見本をお借りするなど万華鏡の工夫にご助言いただきました。電気科には名市工HPに本教材を掲載していただきました。この場をお借りして御礼申し上げます。
＜参考文献＞ 佐野・萩谷,2002,ハンディサイズの偏光板を利用した鉱物観察実習の展開例,
福井県立恐竜博物館紀要,１,134‐139.