2016年5月14日土曜日

「光の3原色」実験装置

「色の3原色」と言えば、トナーでおなじみのシアン、マゼンタ、イエローです。
これらは混ぜれば混ぜるほどどんどん黒っぽくなっていきます。

ではでは、光の3原色を混ぜると どうなるでしょう?
「光の3原色」は赤、青、緑ですが、
これらは混ぜれば混ぜるほど白っぽくなっていきます。

今回はこの「光の3原色実験装置」を作成し、確かめてみましょう。

「色の3原色」と「光の3原色」の違いはこちらを見て下さい。

CD又はDVDに穴を開けます。
ドリルで開けてもいいのですが、
記録用のコーティングが剥がれてしまうので、
熱で開けた方がいいかも知れません。
(ハンダごて、ボルトや釘を火で熱したもの)

直径約2.5cmの黒の厚紙に6か所 針で穴を開け、
赤・青・緑のLEDを挿入します。
各LEDには光拡散キャップをかぶせておきます。
(ここでは赤・青・緑のキャップを使用しましたが、全て白でもOKです。)


各LEDの明るさを調整するために可変抵抗器(小型ボリューム)を使用します。
今回使用したものは「B100kΩ」です。
B10kΩでは、抵抗値の一番高いところでもLEDに光が残ります。
B100kでも少し残りますが・・・
お好みに合わせてどちらか選択して下さい。

可変抵抗器にはA、B、Cタイプがあります。違いは下記とのこと・・・
Aは 対数変化(最初はゆっくりと変化するもの)
Bは 比例変化                                           
Cは 対数変化(最初に急激に変化するもの)   
ちなみにA100kΩとB100kΩの両方を試してみましたが
大きな差はなく、個人的にBの方が好みでした。

可変抵抗器(小型ボリューム)の横に爪があるので、ペンチで折ります。
(この爪は「空回り防止用突起」です。正しく取り付けるには
この爪用の穴をCDに開けて差し込むのがいいかもしれません。)

①で開けた穴にそれぞれのパーツを差し込みます。
可変抵抗器は付属のナットとワッシャーを取り外してから
CDの穴に挿入し、そのナットを締めて取り付けます。




裏から見るとこんな感じです。


配線をします。回路図はこのようになります。



可変抵抗器とは別に赤色に75Ω、青・緑には33Ωの抵抗を入れています。
これは他の色がオフの状態 & その色の可変抵抗が0Ωの場合に
LEDに流れる電流が20mA以上流れないようにするためです。

例えば今回使用した赤色LEDは20mA時の順方向電圧は2.0Vです。
(4.5V(電源) - 2.0V) / 20mA = 125Ω
2個並列にしているので、その半分の62.5Ωとなりますが、
それに近い75Ωを使用しています。

ここで使用した青、緑LEDはどちらも20mA時の順方向電圧が3.5Vでしたので、
計算上25Ωですが、それに近くそれ以上の抵抗で33Ωを入れました。

緑色は20mA時の順方向電圧が低い物から高いものまで
範囲が広いので、使われるLEDのデータシートを見て計算して下さい。


ハンダ箇所や導電部同士が接触しそうな所はビニールテープで絶縁しておきます。


CDの4ヵ所に1cm角程度の柱を貼ります。


電池ケースと⑦を木板に貼ります。


ピンポン玉に直径1.2m程度の穴を開けます。


CDの真ん中の3つのLEDにかぶせたら完成です。

<やり方>

スイッチを入切りしたり、可変抵抗で明るさを調整すると
ピンポン玉の中のLEDと外のLEDは各色毎に連動して光ります。

外のLEDの光の強弱を見ながら
ピンポン玉の色を色々と変化させると おもしろいですよ。
下の写真はオン・オフだけですが
可変抵抗で抵抗値を変化させると微妙に色が変化していきます。

ピンポン玉の代わりにトレーシングペーパーで作った
とんがり帽をかぶせても綺麗です。

video


(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)

4 件のコメント:

  1. すごい速さで開発されていますね。毎月15日を楽しみにしておりましたのでビックリです。
    残りは明日拝見します。ところでLEDの3色の光を重ねてもうまく混じらないので困っていました。
    ピンポン球と光拡散キャップのアイデアはいただきます。光拡散キャップはどこで入手できるか
    教えてください。MH

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    1. 平野様
      いつも見て下さって、ありがとうございます。嬉しいです♪
      拡散キャップは秋月電子で50個200円くらいです。
      http://akizukidenshi.com/catalog/c/c5cap/

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    2. ピンポン球の淡い光がいいですね。色も赤と緑で黄色になります。
      もう一台作ってクイズとか指定した色に早く合わせるゲームを
      楽しめる様にします。

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    3. 平野様
      早速、ピンポン玉でやってみて下さったのですね♪ 嬉しいです^^
      是非、楽しいゲームを作られたら 紹介して下さ~い。楽しみにしています。

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