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ひずみ絵

これは科学教育研究協議会山梨大会で1999/08/02にお楽しみ広場で紹介したものを元にしたページです。 この教材は子どもたちが喜んで取り組んでくれます。

『魔法使いのABC』の解説で次のような説明の文章があります。

科学館や遊園地には，自分の顔がのびたり，ちぢんだりして映るひずんだ鏡が置いてあることがあります。
その方法は，昔（遠近）法という，絵を描くための科学的な方法が見つけ出された頃，
その遠近法の副産物のような形で考えつかれ，「（アナモルフォーシス）」という名がつけられてヨーロッパ中で流行したものです。
日本でも江戸時代に「（さや絵）」といって刀のさやに映して見る絵が作られたことがあります。

これは面白い！自分でも好きな絵を描いて試すことができるとのことです。私も新しい絵で試してみました。

みなさんも挑戦してみましょう。

鏡での反射の法則を考える授業の中で子どもたちにそれに挑戦してもらおうと授業に取り入れました。
なかなか授業に集中してもらえず、困ることが多い中で、驚くことに授業が始まる前から作業を始めるのです。
また自主的にこの授業の予習をし、下絵を描いてきているのです。
次の作品は生徒が描いたものです。丸いものはどう描くのでしょうか。最初の作品は力作です。ていねいに書いてあります。
コウモリとチューリップは円筒型の鏡に映った画像を見たときにはその違いに驚きました。

【原理】
　なぜこのように歪んで描いた絵が正しく映るのか考えてみよう。
円筒形の鏡に映すとき正常に見えるように絵を描くには無限遠方から見て等間隔の格子点 Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２に並んで見えるようにするためには，
 どこに点Ａ_１，Ｂ₁，Ｃ₁を描けばいいのでしょうか。
円筒の歪んだ鏡でも小さな部分だけで考えれば（平面）鏡とみなすことができます。
だから図のように点Ｐでは（反射）の法則だ成り立ち，入射角ｉ＝(反射角j)　鏡の円筒の中心をＯ，鏡の焦点をＦとします。


点Ｐの近傍の小さな平面鏡に対して対称な名点に対称なＡ_２，Ｂ_２，Ｃ_２が光軸に平行な直線上， 格子状等間隔に並んで見えるようにするには，
点Ａ_１，Ｂ₁，Ｃ₁を 直線ＦＰの上に等間隔に描くことになります。
このような方法で円筒の内側に正方形のます目が映って見えるためには、外側の扇形のます目があればよいことが確かめられます。
では，この原理を使ってひずみ絵を描いてみましょう。
はじめに歪んだ形を描いておいて，それが歪んだ鏡に映したときに，正しく見えるような絵を描きます。

【描き方】

1. 下書き用紙の枠内に図案の下書きをする。ここでは見本として「わくわく科学実験」という字を入れて描きました。
   TV番組でひずみ絵を紹介したときにスタッフに元の絵をかいてもらったものです。
   文字などと違って左右が逆になってもかまわないときは絵を直接方眼用紙に描いてから4からの作業を続ければよい。
2. 下書き用紙の上に方眼用紙を左右逆の裏向きに重ね，絵を写し取る。
3. 方眼用紙を表から見て，裏に描いてある絵をなぞる。
4. 方眼用紙の目盛りとひずみ絵用紙の目盛りを対応させながら，ひずみ絵用紙に下絵を写し取っていく。
5. ひずみ絵が完成したら，円柱を立てる位置にミラーシートを巻いた缶を立ててみる。
6. 円筒の鏡に映した絵の中で気に入らないところがあれば，缶を立てて，絵を見ながら修正をする。

このひずみ絵を家でも続けていこうというひとのために、鏡を手に入れる方法を紹介します。
ここで使った鏡は日曜大工の店、文房具店、画材店の中にアルミシートやステンレス粘着シートを
売っているところがあります。 ステンレスの薄板を使うこともできます。
また、デパート、日曜大工の店、手芸店などで色の塗ってない生地のままのステンレス缶や
ステンレスコップを売っているところもあります。

【ひずみ絵の見方】
　　ひずみ絵用紙にゆがんで描いた絵を逆さにし、上の丸い印のところに円筒の鏡を置き、
鏡に映った像を眺めてみましょう。 正常な姿が映っていることでしょう。

【参考文献】
『岐阜物理サークルニュース』アナモルフォーシスの写真版　石川
『魔法使いのあいうえお』　童話社
『魔法使いのABC』　童話社
NHKエデュケーショナルニュースレター第230号「やってみようなんでも実験」


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