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夏休みの自由研究は100均で。中学生でもできる手作り望遠鏡の作り方

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望遠鏡で覗きたいものは何ですか?読んで字のごとく、遠くの物を覗きたいですよね。
さて、夏休みにつきもの中学生の自由研究の宿題に使える簡単手作り望遠鏡の作り方を見ていきましょう。

自由研究は100均で望遠鏡がつくれる!?

全て100円均一で揃います。

・虫めがね(凸レンズなら何でも)4個
・方眼用紙 1個
・セロハンテープ
・両面テープ
・ものさし
・ハサミ
・マジック

自由研究の手作り望遠鏡の作り方

今回作る望遠鏡は「屈折望遠鏡」という種類のものになります。鏡筒の両端に凸レンズを取り付け、拡大して見える仕組みです。両端に取り付けた凸レンズは、目を付ける方を「接眼レンズ」、その反対側を「対物レンズ」と言います。鏡筒の長さはそれぞれのレンズの焦点距離を足したものになります。それではまず、「接眼レンズ」から作っていきましょう。

1.接眼レンズを作ろう
凸レンズを重ね合わせると焦点距離が短くなる性質を利用して、虫めがねをくっつけて接眼レンズにします。
(1)3枚ピッタリと重ね合わせセロハンテープで1つにします。この時、虫めがねの柄が邪魔になりますので、取り外してください。
(2)重ね虫めがねの周囲にフェルトを両面テープで貼り付けます。これは筒に入れた時、滑らないようにするためです。
※フェルトを貼り付けた時に、直径も測っておきましょう。直径×円周率で求めた長さが必要になります。

2. 対物レンズを作ろう
対物レンズには虫めがねを1つ使用します。この時、柄を取ってレンズだけにしておきます。筒に入れる際、邪魔になります。
※この状態の直径も測っておきましょう。

3.それぞれのレンズの焦点距離を測ろう
鏡筒の長さを決めるためには、まずそれぞれの焦点距離を知る必要があります。黒い用紙を虫めがねで穴を開けた経験はありますか?焦点距離を測る方法としては、その原理を使用します。

まず、外に出て太陽光が出ていることを確認します。確認したら太陽光を集め、一番小さく光が集まるところを探します。虫めがねを地面に向けるといいでしょう。このとき、レンズと地面の距離が焦点距離①となります。重ね虫めがねも同様に地面に向けて焦点距離②を測定します。焦点距離①+焦点距離②で鏡筒のおおよその長さがわかりました。

それでは、次に対物レンズと接眼レンズを使って物を見てみましょう。このときのピントの合う位置も測定しておきましょう。近くの物を見たときと遠くの物を見たときに、ピントの合う位置が変わることがわかると思います。つまり、見たい対象物に合わせて接眼レンズを調整する機能も必要になるということです。次の4.でこの機能をつける鏡筒を作っていきます。

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4.鏡筒(胴体の筒)を作ろう
方眼用紙で鏡筒を作ります。筒は2種類ありますが直径がそれぞれ違うので注意してください。

(1)接眼レンズを取り付ける筒1を作ります。
まず長方形にカットします。横寸法は①で求めた長さにのり代分(2cm)を足した長さになります。縦寸法はそれぞれのレンズの焦点距離を足したものが理想的な寸法になりますが、余裕を持ってプラス5cmとしておきましょう。長方形にカットした方眼用紙を丸めて筒状にします。あらかじめ虫めがねの柄が入るように切り込みを入れておきましょう。切り込みのサイズは横は柄のサイズ、縦は7cm程度にしておきます。

(2)対物レンズを取り付ける筒2を作ります。
方眼用紙には円を一つ・長方形を一つ描いてから切り取ります。円を描く際、虫めがねを方眼用紙に当てた時よりも気持ち大きめに線を引いておくと簡単です。また、円は長方形の横の辺(長い方)のどこでもいいので接するようにしておきます。レンズが取り付くので円の中心を一回り小さく円状にカットしてください。横寸法は筒1よりも1cm大きくします。縦寸法は6cmとしました。裏側からテープでレンズを固定します。円筒を組み立て筒2が完成しました。筒2は筒1に覆いかぶさるように出来ています。

5. 組み立て
筒1に筒2を合体させて完成です。対象物を見ながら接眼レンズを前後に動かして観察してみましょう。ピント調整を確認して一旦終了です。
あとは飾り付けですが、ポスカで塗るもよし、マスキングテープで飾るもよしです。筒1と筒2を色を変えてツートーン望遠鏡にしても格好いいですよね。お好みでカラーリングして完成させましょう。

自由研究で望遠鏡を手作りする時の注意点

1.接眼レンズを貼り付けるときはしっかり平行に貼り付けること
ガタガタの場合、見る対象物もガタガタになってしまいます。
2. レンズの選定は見たい倍率から
今回は同じレンズを使いましたが、もっと遠くの物を見たい場合、対物レンズの倍率を下げ接眼レンズを高倍率にする必要があります。いろいろ工夫してみましょう。
3.鏡筒を頑丈なものにする
鏡筒を長くすると方眼用紙では耐久力がないかもしれません。塩ビパイプなどホームセンターに売っているものを利用するのも良いかもしれません。

まとめ

自分自身で望遠鏡を作ると、その仕組みがよくわかり理科が楽しくなるかもしれません。
少額でできますので、もし興味があれば作ってみてはいかがでしょうか?

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