智恵の楽しい実験: 「光の3原色」実験装置

「色の3原色」と言えば、プリンタ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。

①

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)

②

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。)

③
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。）

④

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。

⑤
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。

⑥
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。

⑦
CDの4ヵ所に1cm角程度の柱を貼ります。

⑧
電池ケースと⑦を木板に貼ります。

⑨
ピンポン玉に直径1.2m程度の穴を開けます。

⑩
CDの真ん中の3つのLEDにかぶせたら完成です。

＜やり方＞
①
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。