「30分で作る紙の望遠鏡」 や 「牛乳パックで作る望遠鏡」 に挑戦した皆んなは、望遠鏡がサカサマに見えるのでビックリしてるかもね。
みんなが作った望遠鏡は、400年前にドイツの科学者ケプラーが発明した「ケプラー式」というもので、サカサマに見えるんだ。
「よくわかる望遠鏡の原理」でも、サカサマに見える理由は、分かるけど、ここでもう一度、復習だ。
そして、サカサマに見えない望遠鏡もちょっと考えてみよう。
虫メガネの性質
望遠鏡の工作では、虫メガネを使ったね。
この虫メガネの特徴は?
性質 その1 : 近くの物が大きく見える。
新聞の小さい字なんかは、虫メガネで見ると大きくなって、良く見える。
性質 その2 : 離れた物はサカサマに見える。
虫ネガネから目を離し、周囲を見ると、みんなサカサマに見える。
望遠鏡の原理
この虫メガネの性質をうまく利用したのが望遠鏡だ。
まず、虫メガネで遠くの景色をサカサマにする。
そして、それをもう一つの虫メガネでのぞくと、それが拡大されて見える。
これがケプラーが発明したケプラー式望遠鏡。
だから、望遠鏡はサカサマに見えるんだ。
最初の虫メガネを対物レンズ、その次の虫メガネを接眼レンズと呼ぶ。
ケプラー式望遠鏡の構造を書いてみよう。
「あ」と書いたのが「対物レンズ」。
「え」と書いたのが「接眼レンズ」で、少しでも大きく見るために、虫メガネを2枚重ねたりする。
対物レンズの焦点距離が20cmなら、20cmの所にサカサマの像が出来る。
ピントを合わせるために「え」のレンズは、スライド出来るようにしてある。
サカサマに見えない望遠鏡
最初に発明された望遠鏡は、ガリレオ式という方式で、これはサカサマに見えない。
でも、見える範囲がすごく狭くて、使いにくかった。
ケプラーが発明したケプラー式は、サカサマに見えるのが欠点だったけど、ガリレオ式より性能が良いので、今でも使われているんだ。
でも、地上の風景を見るときは、やはりサカサマだと不便だよね。
そこで、虫メガネをもう一枚使ってみよう。
最初の虫メガネでサカサマにした風景を、もう一枚の虫眼鏡で、もう一回サカサマにするんだ。
そしてそれを最後の虫メガネで拡大する。
これならもうサカサマには見えない。
頭いいね!
真ん中に入れたレンズは、正立レンズと呼んでいる。
この方法は、ケプラーも気が付いていたんだけど、実際に作ったのは、シルレさんやレータさんだと言われている。
では、サカサマに見えない望遠鏡の構造を書いてみよう。
「あ」は、対物レンズで、「え」は接眼レンズ。
真ん中にある、「い」と「う」のレンズが正立レンズで、「あ」と同じレンズを2枚重ねたものだ。
この図は、レンズの焦点距離が20cmの時のものだけど、筒がすご〜く長くなってしまうのが分かるかな?
このように作れば、サカサマに見えない望遠鏡が出来るよ。
このほかにも サカサマに見えない望遠鏡を作る方法はあるけれど、ちょっと難しいので、今回はここまで。
頑張って作ってみてね。