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全反射(またまた)

そういえば、5月の連休に水流の全反射をもう一回やったのを忘れていた。今回は、これのためにボール盤を買い込んで、アクリル用のドリル刃も買って、その割には、最後に箱を作るところで失敗している。
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まずは、素直に水を流したところ。安定してしたの水槽まで流れている。今までは途中で水が切れて水滴になっていたのがつながるようになった。
続いて、蛍光色素を入れてレーザー光を通した
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回りを暗くすると
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となる。
反射2回くらいはOKだけれど、その後は光が拡がってしまう。
出口付近だけを撮影すると
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少しは格好良く見られるようになる。最後の写真は、色素の濃度が上がっている。色素の濃度を上げると、
光量が増えて早めのシャッターを切れるようになるけれども、入れすぎると、光が徐々に弱くなり全体が均一には光らなくなる。
やる前は、水流さえきれいになれば上から下までシャープにレーザー光が見えると思っていたのだけれど、だめだった。考えてみれば、表目は凹面になっているので、反射した光はいったん集光した後に拡散してしまう。原理的には水流の断面を円ではなくきしめん状にすれば、凹面鏡の反射にならずに、もっときれいに見えるようになる気がするけれども、なかなか試す余裕がない。
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by zam20f2 | 2009-06-10 21:07 | 科学系 | Comments(0)

アルコールの塩析

某所での飲み会で、サントリーレッドに炭酸カリウムを入れると、水と着色層とアルコール層の3つに分離するという話を聞いた。そんな話を聞いてしまった以上は試さざるを得ない。まず、サントリーレッドを買い込もうと思ったのだけれど、普通の瓶を買ってしまうと、実験後に残った物を飲まなければならなくなる。そりゃ、大昔、山小屋の居候をしたときには、飲料水も氷もない山小屋で、ダルマの瓶に移したレッドをストレートで飲んでいたけれど、飲む量が極めて減った今となっては、もうしこし別のものを飲みたい気がする。というわけで、コンビニで小瓶でそれなりに安かったものを買ってきた。
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その後、ポケット便も発見して入手した。
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一方、炭酸カリウム(無水)は食品添加物としてネット販売もされているのだけれど、一般的な薬品なので、試薬を入手した。
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500gで1000円程度である。
とりあえず、ダルマの方
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サンプル瓶に20mlほど入れて、10gていどの炭酸カリウムを投入して、よく混ぜる。ここで、溶解時に発熱するので、少し注意。あと、炭酸カリウムの水溶液はかなり強いアルカリなので皮膚につけないように。ついたらすぐ水洗いをする必要がある。目には絶対にいれないように注意する必要がある。
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ふって混ぜた直後。その後時間をおいておくと、
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上がアルコールで下が水。中間にわらわらとわいているのが着色成分。上が済んでいないのは、多分、炭酸カリウムの投入量がすくなくて、完全に分離していないため。もうすこし炭酸カリウムを入れて放置すると
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と上のアルコール層の透明度が上がる。
レッドの方は
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こんな感じ。こちらは大きめの試料瓶でやっている。
手順をまとめると、炭酸カリウムの量はウヰスキーの場合には、ウヰスキーの量の半分程度の重量でよさそう。水分量で考えると、その酒に含まれている水の質量の8割から9割程度で良いのではないかと思う。炭酸カリウム単体は水に対して水の質量以上に溶けるようだけれど、今の場合は水層側にもアルコールが残っているので、溶解度は少しは下がっていると思う。ちなみに、アルコール側のアルコール濃度は91%程度になるらしい。
誤解なきように付け加えておくと、スコットランドで手作りされたウヰスキーを使って実験しても着色層は出現するだろうと思う(やってないけれど)。化学的には水溶性の有機物の塩析であるわけなので。
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by zam20f2 | 2009-06-08 21:55 | 科学系 | Comments(3)

円偏光コントラスト

結晶を軸を直交した偏光子の間に入れて撮影すると、偏光色で着色した画像が得られる。
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これは、ある意味よくある画像で、特徴的なのは丸く育った結晶の中心から十字に黒い領域が存在することである。黒い領域は偏光子の透過軸に平行か垂直な方向である。
まあ、黒い領域があっても悪くはないけれど、直線偏光板ではなく、円偏光板を用いると黒い領域のない写真が得られる。
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円偏光板は写真撮影用のサーキュラーポーラライザーを用いている。1枚は左円偏光で、もう1枚は右円偏光のものを用いている。どうすれば、右と左を入手できるかというと、いろんな種類を買ってみて、右と左になっているかをチェックするしかない。もし、左円偏光と右円偏光のどちらかをチェックしたかったら、適当なコガネムシを観察すると良い。
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by zam20f2 | 2009-05-18 22:11 | 顕微系 | Comments(2)

回折像 HDR

方形開口からの回折像。
この手の撮影をするときに問題になるのは、0次の強度と1次の強度が10倍以上違っていること(正確な値はちっと失念)。このため、0次に露出を合わせると、高次の回折は写らないし、高次の回折を写すようにすると0次はすごく露出過多になる。
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銀塩写真の時代だったら、引き伸し時に覆い焼きとか焼き込みをすることになるのだろうけれど、デジタルの世の中だと、複数の写真からの合成になるのだと思う。上の3枚をテキトーに合成したのが
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もっともらしく見える(かもしれない)ウソである。
ちなみに左上方向にあるぼけた点は、回折像をスリット側から撮影するために45度程度の角度で入れたアクリル板の表面で通過するレーザースポットが汚れにあたって引き起こした散乱。右側の縦は、アクリル板の端。
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by zam20f2 | 2009-05-04 20:32 | 科学系 | Comments(0)

盗作の盗作

しばらく前から、小さくて出来の良いサイコロを探している。大きさは5mm以下できっちり直角と直線が出ているもの。浅草の助六でうっていた、サイコロと升のセットは、結構良さそうだったのだけれど、2300円と言われると、ちょっと手が出ない。1個でいいし升はいらないから、300円以下程度で手に入らないかと思っている。何しろ、8mm各なら、数十円で出来のよいサイコロは売っているのだ。
完全に満足できるサイコロは買い込んでいないのだけれど、まあまあのが
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これ。この写真は80mmF4に専用クローズアップレンズをつけていて、およそ2倍での撮影。
さて、このサイコロを、あるレンズの組み合わせで撮影したのが
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こちら。ピントは上面にあっていないし、何をやりたいのか疑問に思われるかたもいると思うけれど、サイコロの上面だけでなく、周囲の4面も写っていることにご注意いただきたい。実に、カメラに遠い位置のほうが大きく物体が写るという謎の状況が生じて、サイコロの5面が写っているのである。ちなみに、この写真のネタもとはNikonTechnical BulletinのVol.3。清水義之氏による「光学の基礎知識」である。そのなかで、清水氏は盗作と断って、サイコロの5面が写った写真を掲載している。悔しいことには、今回アップしたのより、はるかに出来が良い…。
さて、原理と、どうやって撮影するかについて。テレセントリックという言葉は、前よりは耳にするようになったものだけれど、この写真は単純にいうと、テレセンをさらに推し進めて、逆転させるような光学系になっている。今回、撮影に使ったのは
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こちら。左からニッコール50mmF1.4、52mmオスオスリング、52/58ステップダウンリング、70-300ZDレンズである。ズームの焦点距離は100mm強で使っている。ちなみに清水氏が用いたのは58mmF1.2のノクトニッコールとニッコール85mmF2の組み合わせとのこと。ノクトニッコールは上の写真と同様に反転して使っているとのこと。残念ながら家にはノクトニッコールはなかったので、代わりに転がっていたF1.4を使い、85mmF2の代わりは、ズイコー90mmF2や80mmF4マクロなどを試したのだけれど、結果的には手持ちのなかではZD70-300がもっとも台形に写っていた。絞りはF22まで絞ったのに、清水氏の作例よりピントの合っている範囲は狭い。あるいはニッコールの80mmF2の最小絞りって、32ぐらいまであったのかしら?もちろん、撮影側のレンズのNAが低いことも効いているのだけれど。
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by zam20f2 | 2009-04-17 20:21 | 科学系 | Comments(0)

方解石

方解石による複屈折の写真を初めて見たのは子どもの頃の科学の図鑑だったと思う。それ以来、方解石の実物に対するあこがれは強く、店頭で見かけると、かなりの頻度でふらふらと買い込んでしまう。
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この方解石は質はあまり良くない。内部にクラックが入っているし、透明度も高くはないから、真っ当な光学用途には不向きだと思う。大きさが分かるように下に本を置いてみた。結晶成長の本だけれど、この本を参考に作ったわけではない。
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by zam20f2 | 2009-03-08 10:43 | 科学系 | Comments(0)

全反射その2 水流編

全反射のデモでよくあるのは、ペットボトル等の底付近に穴が開いていて、そこから水が弧を描いて落ちていくのにそって、レーザービームが曲がっていくものである。
で、プロジェクトTの一環として、昨年の2月頃に撮影したのだけれど、もう少し美しく撮影しなおしたいと思っている。前回の撮影では、水流が必ずしも安定していなくて、複数回の反射後はビームが拡がって見苦しくなっていた。その点は、改善されていないのだけれど、とりあえず、テスト撮影をしてみた。
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二つの写真では、ポンプの電圧が違っている。ポンプの電圧と記したのは、撮影が結構時間がかかるので、貯め置き型の水槽の容量をどう稼ぐかなどの問題があるので、ポンプで循環するようにしている。ちなみに、昨年2月には、灯油用の電動家庭用ポンプを使ったけれど、今回は、秋葉原のジャンク屋さんで見付けた、1000円くらいのポンプを使っている。
電圧が低い下の方が水の流れは弱く、そして安定している感がある。光が結果的にほぼ90度曲がっており、結構悪くない気がしている。
ちなみに、水だけだとレーザー光はほとんど見えないので、昨年2月と同様に、螢光ペンの替インクを適当に希釈して用いている。前回は、オレンジを使ったけれど、今回は黄緑を使用。
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by zam20f2 | 2009-01-25 17:46 | 科学系 | Comments(0)

全反射 だいぶ進歩

全反射撮影用の螢光アクリルの改良版を作ってみた。変更点は
1,中央の穴を8mmから4mmもしくは3mmにした。これは、やった結果として、8mmでは見苦しく穴が大きかったため。最初に穴を大きくしたのは、斜入射の時に、光線の実質的なビーム系が1/cosθで大きくなるために、穴からはみ出すことを懸念したのだけれど、使っているビーム系が結構小さく、4mm程度でも、かなり斜入射まで問題なさそうなことが判ったため。
2,バイスで挟んで切るようにした。切断は、ピラニア鋸で手作業でやっている。Lのアルミアングルに刃の側面をあてて切っているけれど、前回は手で押さえていて、途中からLアングルがずれて、アングルなし作業になった。今回は、バイスで、アングルとアクリル板をあ押さえて、最後までアングルにあてて切るようにした。
3,端面研磨をした。前回は、切断面は耐水ペーパーで磨いただけだったが、今回はアクリルサンデーのポリッシャーで端面を磨いた。
というわけで以下に写真を示す。
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by zam20f2 | 2009-01-12 18:01 | 科学系 | Comments(0)

指数関数的減少

吸収がある物質中では光の強度は距離に対して指数関数で減衰していく。ランベルト・ベールの法則などと呼ばれる話である。視覚的にそれを見せるには、全反射で使った螢光アクリル板が使えそうな気がしてきた。というわけで同じアクリル板の四角いのを買ってきて光を通してみた。
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露出が過度で、特に入射付近は飽和しているので、少し露出を下げてみた
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確かに減衰はしていくのだけれど、あまり強くはなく、指数関数的な感じがしないので、もう少し吸収が強そうな板で試してみた。
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これは、螢光緑の板。露出過度なので、露出を減らすと
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となる。ちょっとまだ露出過度の感じである。もう少し露出を落として拡大率を上げた物は、
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こんな感じ。JPEGだと、あまり強度比較ができる気がしないので、もとのファイルで、指数関数的な減少が拾えているかをチェックしようと思案中。
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by zam20f2 | 2009-01-04 17:56 | 科学系 | Comments(0)

習作 - 全反射

光線は目に見えない。確かにレーザーを飛ばすと光路は見えるけれど、それはレーザー光が空気中の塵に散乱されるためで、散乱しないところの光は見えない。
で、科学写真で光線を見せる時にはスモークを使ったり、光を扇状に拡げて、背景の紙に映したりする。
さて、全反射。よくある写真は水に散乱体を混ぜておいて、光線を散乱で見せる物。でも、空気の方はそのままだと見えないので、たいていは板が背景にあり、光線の一部を板にあてて可視化する。
しばらく前から考えていたのは、螢光色のアクリル板を使うこと。やってみると、色素濃度とレーザーの波長の関係で、あっという間に光が減衰して使い物にならなかったり、透明すぎて使い物にならなかったりするのだけれど、薄い蛍光ピンクが、それなりにバランスがよいことが分かった。
というわけで、直径5cm厚み0.5cmのアクリル円を2枚買ってきて、1枚は単純に2つに切り、もう一つは真中に0.8cmの穴をあけてから2つに切り合体させた。手作業なので習作レベルで、端面の磨きも工夫がいるのだけれど、取り敢えずの全反射の写真。
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試料を回転して撮影している。本当は、トリミング時に全体を回転して試料は回っていないように見せる方がいいのだけれど、とりあえず、力が尽きている。
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by zam20f2 | 2008-12-31 15:39 | 科学系 | Comments(0)