相対性理論を学びたい人のために

まだ一度も相対性理論を勉強したことのない人は、何か一冊相対性理論の本を読みかじってみて、なぜこんなことが?という、疑問を持ってからこのブログに来てください。ブログの先頭に戻るには表題のロゴをクリックしてください

問題15,16の解答(その6)

 現在2023年5月30日13時08分である。(この投稿は、ほぼ2474文字)

私「お昼に書き始めた後、歯医者へ行っていた」

麻友「昨日は、実験の話を始めたところで、時間が来た」

若菜「振り返りましょう」

復習

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天体望遠鏡のしくみ



 天体望遠鏡は、遠方から来る光を対物レンズによって一度焦点に結像させ、焦点にできた像を接眼レンズという名のルーペで拡大する仕組みです。
 光を追って説明すると、対物レンズで焦点に一度結像され、焦点を通り過ぎて拡散していく光を接眼レンズ側で受けて平行光束にして(無限遠投影するように)射出する構造をしています。
 ピントが合っている状態の望遠鏡では、対物レンズと接眼レンズは焦点を共有しているところがポイントです。


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                     (友柚工房のページより)


私「実は、この部分が、非常に難しい。前から読んでいって、『対物レンズによって一度焦点に結像させ、』というのが、何を言っているのか、多分分からないだろう」

麻友「結像って、何? 読み方は、けつぞう、で、いいの?」

私「(その3)で、書きたかった、実験というのは、これに関してのものだったが、今日もどうやら、時間切れだ」

若菜「その実験に関して、お父さんは、26日にマックで、『研究ノート7』にメモしてましたね」

私「実験自体は、1985年頃にやっている。父の毎年ひとりに金1グラム分の寄付をするというので、中学2年頃、天体望遠鏡のための寄付をもらうため、光学に関する発表をした。1枚のレンズで本当に焦点のところに、像ができたとき、内心では、もの凄くビックリしていた。そのときのことを、思い出せるかどうか、ノートに書いてみたんだ」


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            (『問題15,16の解答(その5)』より)



結弦「その実験も、英雄の講演みたいに、ぶっつけ本番だったの?」

私「そう。そうだったんだ。部屋を暗くして、実験するから、そのときまで、やってなかった」

若菜「マックでのメモを、書いて下さい」

私「化学の実験みたいになっちゃうのだが、ノートをまとめながら、書いて見る」

結像

 研究ノート7 387ページ

 2023.5.26 13:54:59「


 実験の手順

 2枚の白い画用紙と、凸レンズと、ロウソクを用意する。さらにハサミとセロハンテープを使えるようにしておく。1枚の画用紙にレンズの大きさに丸く穴を開け、セロハンテープなどでレンズをその穴に固定する。

 そして、ロウソクに火を付け、ロウソクから 20 cm 程度のところに、レンズをはめ込んだ画用紙を、ロウソクからの光線と垂直に置く。即ち虫眼鏡で、ロウソクを見ているような状態にする。

 この状態を保ったまま、もう1枚の画用紙を持って、部屋の明かりを消す。ロウソクの火は消さない。

 レンズをはめてある画用紙のロウソクと反対側に画用紙同士が、平行になるように、もう1枚の画用紙を持ってきて、少しずつ距離を離して行く。

 そうすると、レンズの焦点距離(分かっているとして)より少し長い距離になったところで、遠ざけている画用紙に、ロウソクの映像が映る。



私「ノートは、ここまでだ。今日、状況が分かるように、以下のように図を描き、スキャンしてきた。

麻友「ああ、こういうことなの。絵も図も何もなく、文字だけで書いてくるから、分からなかったわ」

若菜「絵を描けば、簡単なことも、文章で伝えなければならないことも、あるのですよね」

私「大学入学後の、化学の実験レポートの指導に、従ってみた」

結弦「これが、何だというの?」

私「これが、結像(けつぞう)という現象なんだ」

麻友「焦点のあたりに、映ること?」

私「そう」

上下左右が逆

若菜「上下左右が、逆さまになって、映るの?」

私「この部分。ノートには、記述がないだろう。ノートに書いたときは、逆さまになるかどうか、覚えてなかった」

結弦「じゃあ、どうやって、確かめたの?」

私「実験したんだよ」

結弦「レンズなんて、ないのに」

私「どうしたら、良いだろうと、考えていた。そのとき、私のリュックに、地図を見るための、アイテムが入っていたのを、思い出した。これだ」

麻友「方位磁石とか、物差しとか、色々付いてる。この透明な四角いのが、ルーペになっているってこと?」

私「そうなんだよ。これで、天井の蛍光灯を、結像させたら、逆になってた。それで、安心して、絵を描けたんだ」

若菜「お母さん。涙ぐましいじゃないですか。お母さんには、間違ったことは、言えない。だから、たかがブログ記事でも、実験して、確かめるんです」

麻友「そういう、お涙頂戴は、私には、通用しないわよ。でも、こんな、シートのレンズでも、実験できるって言うのは、ビックリね」

私「こういう風に、そこに紙を置いたら、物体の映像が、映るように、光が集まることが、結像で、『像を結ぶ』とも言う。逆さまになるかどうかは、場合による」


麻友「結像だけで、1回の投稿を、消費する。多少は、程度を、考えてよ」

私「数式が出てくれば、速いんだよ。もうちょっとだ」

若菜「今日は、もう22時11分ですから、終わりにしては?」

私「よし。解散」

 現在2023年5月30日22時12分である。おしまい。