白熱電球の光を反射させて温度を上げることはできるの

現在教育実習をしているものです。
来週から授業実習(授業を実際に行う)が始まるのですが、そこで理科の授業を3回行います。
単元は太陽の光を反射させて光の性質を学ぶ所なんですが、来週の天気があまりよくないので、雨天案を考えなければいけません。

晴天案では、色の違った画用紙に反射させた太陽の光を当て、色による暖まり方の違いを教えようと思っています。

で、今のところ考えている雨天案では、教室内で白色電球を使って同じような実験を行おうと考えているんですが、事前の実験で何回やっても画用紙の温度が上がりません(一番暖まりやすい黒色でも5分で1℃程度です)。

失敗の理由としては、白熱電球と鏡の距離が大きいため、熱が周りに逃げてしまっているためじゃないかと思っています。なので白熱電球の目の前に鏡を置いて光を反射させたのですが、これでもほとんど温度は上昇しませんでした。なお、直接光を当てると上昇しました。

白熱電球の光を反射させて黒色の画用紙を温めるのは無理なんでしょうか。

また、白熱電球以外にもいい方法があれば教えていただきたいです。

実習生で授業の変更がおそらくできないので、些細なことでも結構です。何卒よろしくお願いします。
また、質問などありましたら聞いてください。

No.6 回答者： iBook-2001 回答日時： 2013/10/07 16:01

はじめまして♪

ツッコミどころがいっぱいあるので、いちいち突っ込んでいると書き込み文字数がそれだけでいっぱいになりそう(笑)

さて、太陽光は光源から非常に離れているため、ほぼ平行光線として扱うことができます。

電球は拡散する光源なので、距離が離れれば光量が減ってしまいます。
何枚もの鏡で光を目的に集めてあげれば良いでしょう。

白熱電球は太陽光と似たように赤外線も出ています。これが光に対して暖かさを感じられる部分ですね。

しかし、電球自体やソケットが熱くなるのと、光と同じように赤外線として放出されるのは別物で、可視光線を優先に設計された電球では、赤外線量が少ないことも事実です。

温度的な部分で体感させたいなら、赤外線をメインに考えられたコタツのランプの方がベターでしょう。


他の方でスポットライトというご提案もありましたが、ちょいと高性能なものだと、赤外線を抑えるフィルターを仕込んで、女優や俳優さんが暑くならないようになってることもあり、光は強くても熱は感じにくいというケースも出てきますので、この点はよく確認しておきましょう。

色によって光の吸収や反射が違う、というのを、光に含まれる赤外線による温まり方の違いとして表現すること自体は、とてもユニークですし、体験型の実験としては期待通りの結果が得られれば皆楽しんでくれると思います。

可視光線だけでは熱は感じ取れません、強い赤外線が含まれている場合に熱として体感できますので、白熱電球の数を増やす、鏡を増やして光を集中させる、赤外線が非常に多いコタツの電球や、光としては見えにくくなりますが、ひよこ電球や、遠赤外線スポットライト(ペット用などによく使われるものたち)などを使う、今私が思いつくのはこの程度ですが、他にも手段があるかもしれませんねぇ。

がんばってください♪

No.5 回答者： Classified 回答日時： 2013/10/05 22:26

光源ですが、放送部/演劇部の備品として　スポットライト　はないでしょうか。

あれだったら、普通の白熱電球よりずっと強力かと思うのですが。

No.4 回答者： ali_yuki 回答日時： 2013/10/05 12:34

教育に対する期待の裏返しだとも思いますが、厳しい意見も出ていますね

教育実習がんばってください

複数の目的を１回の実験で体験させようとして、いろいろ詰め込んでいるのでしょうから
鏡は使いたいのだと推察します

通常、鏡の反射率は80～90％程度ですが、反射させたからと言って、極端に弱く事はありません
ただし光の強さは、光源（電球）と対象（画用紙）の距離の２乗に反比例しますので、
鏡を入れたことによって距離が伸び、光が弱くなったのだと思います。
「すぐ近く」を意識した場合でも、鏡を入れた分うっかり距離が伸びたのでしょう
例：直接光を当てた場合20cmだった、
　　間に鏡を入れた場合、鏡に反射して画用紙までの実距離は30cmになってしまっていた
　　たった10cmですが、この場合光の強さは半分以下になってしまいます。


白熱電球に代わるものとして、撮影用のレフランプはどうでしょうか
500ワット程の物が大きめのカメラ屋、電気屋などにあると思います。
もしかしたらホームセンターにもあるかもしれません。電話で聞いてみるといいです。（ワット数の確認も忘れずに）
かなり高温になりますので専用のソケットと一緒に買ってください（ソケットは理科室にあるかも？）
ただ、子供達に触らせるのは注意してください、ちょんと触っただけで火傷します。

物を温めるというだけなら電気ストーブも考えましたが、
太陽の代用品ですから白色に光るランプの方が子供達もイメージしやすいでしょう

担当教諭とも相談して、安全で、楽しい実験にしてください。

No.3 回答者： tiltilmitil 回答日時： 2013/10/05 09:21

　なぜ「光の性質を学ぶ実験」で色の違いによる熱の上がり方を検証するのでしょう。

その意味がわかってやっているのですか？

　色による違いを検証するだけなら鏡で反射させるのは光を曲げる意味しかないはずだし、鏡による反射が問題なら色を変えて実験する意味がない。太陽光が熱を持っているのを確認したいのならそもそも白熱電球で代用すること自体が無意味だし色を変えるのも理由がない。

　紙を温めるのは目的ではなく手段であるはず。「目的」をはっきりさせないと代案は出ないでしょう。　

No.2 回答者： ultraCS 回答日時： 2013/10/05 01:27

集光効率の悪い形状なのではないでしょうか

鏡でハウジングを造って光を集約すれば良いのではないでしょうか、単純に平面鏡だけでは拡散した反射光しか得られませんよね。凹面鏡はやり過ぎですが、平面鏡をマスタバ型(台形のハウジング)に組み合わせればかなり集光効率が上がります。

プリントゴッコのランプハウスを参考にすればよいかと(あれば流用)。

No.1 回答者： TooManyBugs 回答日時： 2013/10/05 01:25

太陽と白熱電球の出力差が解らないのかな。

こんな科学の基礎が解らないで理科を教えようって言うんだから日本の自然科学教育は暗黒だ。
似非科学にだまされるのも諾なるかな。