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おもしろ科学実験室(工学のふしぎな世界)

立方体万華鏡の製作

2016年10月11日
大分大学 工学部

用意するもの

材料

材料
  • ミラーシート
  • 遮光テープ(製本用黒テープ)
  • セロハンテープ
  • カラーセロハン

※ミラーシートの大きさは任意でかまいません。今回は10cm角のものを用意しました。ただしカラーセロハンの大きさはミラーシートの大きさ以上のものを用意します。

組み立てに必要な道具等

組み立てに必要な道具等
  • カッター
  • はさみ
  • カッター定規(カッターをあてることのできるもの)
  • カッターマット
  • 黒色マーカ(ミラーシートに書けるもの)

光を取り入れる模様を作る

  1. 光を取り入れる模様を作る

    工夫次第でさまざまな模様を作ることができますが、一例として今回はこのような模様を作ってみます。まず6枚のミラーシートのうち3枚のアルミの膜のある面に黒色マーカで直線をひいて幾何学模様を描きます。

    ※カッターなどで引っかくとアルミの膜が削り取られる面(保護フィルムで保護されていない面)。どちらがその面か説明のあるミラーシートも販売されています。

  2. 光を取り入れる模様を作る

    幾何学模様を描いた後、定規等をあてて描いた模様の線上をカッターで引っかいてアルミの膜を取り、模様を作ります。ミラーシートを切断しないように注意してください。

  3. 光を取り入れる模様を作る

    ミラーシート3枚に幾何学模様を作った後、3枚を組み合わせてずれ等がないかをチェックします。チェックする時はこれらのミラーシート3枚の引っかいた面が同じになるようにそろえて並べて下さい。

内部を覗くための窓の部分を作る

  1. 模様が入っていない残りのミラーシート3枚については、図のように切り取り、内部を覗くための窓を作ります。

    内部を覗くための窓の部分を作る
    内部を覗くための窓の部分を作る
  2. 内部を覗くための窓の部分を作る

    次に切り取り作業を行ったミラーシート3枚を組み合わせてずれ等がないかをチェックします。チェックする時は保護フィルムが貼られている面が同じになるようにそろえて並べてください。

立方体に組み立てる(その1)

  1. 立方体に組み立てる(その1)

    立方体を展開した時のように、保護フィルムが貼ってある面を裏にして図のように配置して、赤線の辺にセロハンテープを、黒点線の辺に遮光テープを貼りあわせて固定します(以下の2枚の写真参照)。テープでミラーシートを貼り合わせる際に、間隔を1mm程度あけておくと組み立てやすくなります。

    立方体に組み立てる(その1)
    立方体に組み立てる(その1)

立方体に組み立てる(その2)

  1. さらに図の赤線の辺をセロハンテープで、黒点線の辺を遮光テープで貼りあわせて写真のようにテープが貼られている面を外側,保護フィルムが貼られている面を内側にして、途中まで組み立てます。

    立方体に組み立てる(その2)
    立方体に組み立てる(その2)
  2. 立方体に組み立てる(その2)

    途中まで組み立てた後、写真のように立方体の内側となる面に貼られている保護フィルムを全てはがします。

立方体に組み立てる(その3)

  1. 立方体に組み立てる(その3)

    立方体の内側となる面の保護フィルムをすべてはがした後、立方体になるように組み立て、まだテープが貼られていない残りの辺について遮光テープで貼りあわせます。

  2. 立方体に組み立てる(その3)

    立方体のすべての辺を貼りあわせた後、黒色マーカ等の棒状のものを覗き窓からさしこんでテープの貼りあわせが不十分なところを(指で外側からも押しながら)内側から押さえて補強します。

立方体の完成

  1. 立方体の完成

    立方体が完成すると写真のようになります。

  2. 背景の光が引っかいた部分から白い線となって立方体の内部に入り、あわせ鏡の原理で幾何学模様が見えます。

    立方体の完成
    立方体の完成

模様を着色する

  1. 模様を着色する

    模様を覆うようにカラーセロハン(好きな色)を3枚切り出します。例えば今回紹介した幾何学模様を作った場合は、三角形にカラーセロハンを切ります。3枚をそれぞれ違う色にしても面白いと思います。

  2. 幾何学模様を覆うように計3面にこれらのカラーセロハンをセロハンテープで貼り付けます。

    模様を着色する
    模様を着色する

最後の仕上げ

  1. 最後の仕上げ

    覗くときの安全性を考えて、写真のように覗き窓のふちを遮光テープ等を貼って保護します。

    最後の仕上げ
    最後の仕上げ

完成!覗いてみましょう

  1. 今回は赤、青、黄の3色のカラーセロハンを使って製作しました。

    完成!覗いてみましょう
    完成!覗いてみましょう

立方体万華鏡についての参考文献等

立方体万華鏡製作に関しては以下のホームページや文献等を参考にさせていただきました(敬称略)。ありがとうございました。こちらも是非ご覧になってみてください。他にも様々なホームページ等で紹介されています。

ホームページ

文献

  • 鶴原明夫、“文化祭で生徒と作り上げた3Dの世界”、数学教室(国土社)、pp.55-63、1999
※このページに含まれる情報は、掲載時点のものになります。

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