こんにちは、たつおです。
我が家の子ども達がお土産にもらった万華鏡で遊んでいて、「なんでこんなにキラキラがいっぱい見えるの？」と不思議そうにしていました。
確かに、外から見たら、小さな筒ですもんね。
それがどうして、あんなに綺麗な模様が見えるんでしょう？
何となく理解はしていても、いざ説明しようと思うと、言葉だけでは上手く伝わらない部分が多くて、聞く方もイメージが出来ないんですよね。
それなら、イメージ出来るように実際に鏡を使ってやってみればいいんじゃない？
と言うことで、画像と動画を使って、万華鏡の仕組みの基本的な部分だけを、とっても簡単に解説しました！
万華鏡の仕組みを簡単に解説
万華鏡というのは、簡単に言えば
合わせ鏡に模様がいっぱい映るのを楽しむおもちゃ
と説明できます。
模様がどこまでも繰り返していて、とても綺麗ですよね！
万華鏡を作るのに大事なのは、模様を作るキラキラした中身と、合わせ鏡の部分。
ここに、模様が繰り返して続いていく不思議な世界の秘密があるんです。
まずは、おおまかに万華鏡の作りと、仕組みを説明します。
万華鏡の中はどうなっている？
- 構造は実は簡単
- オブジェクト＋合わせ鏡
万華鏡は、中の作りそのものはとてもシンプル。モデル画像を見ながら、簡単に確認していきましょう。
1つ目 オブジェクト
- オブジェクト＝キラキラの中身
- ビーズや、ガラスなどが使われる
- 模様を作る元になる
オブジェクトというのは、万華鏡の模様を作っているキラキラした中身のこと。
下の画像で言うと、筒の端に入っていて、これが万華鏡の模様の元を作っています。
のぞき穴が、見るところ。
反対側にあるオブジェクトが模様の元になるので、筒を回すとオブジェクトが動いて、模様が次々変わっていくんです。
ただ、それだけでは万華鏡になりませんよね。
オブジェクトと覗き穴の間に入っているのが、万華鏡のポイントの２つ目、合わせ鏡です。
2つ目 合わせ鏡
- 筒の中に合わせ鏡を作る
- 一般的なのは３枚で、三角形に組み合わせる
万華鏡の中に入っている鏡は、２枚から４枚のものが多いんですが、良くあるのは鏡３枚を三角形に組み合わせたものです。
その万華鏡を例にすると、筒の中はこんな感じになっています。
この三角の鏡は、長四角の鏡を３枚組み合わせると作れます。
内側に鏡の面が来るようにすると、合わせ鏡になるのですが、これが重要なんです。
それを踏まえて、万華鏡の仕組みを確認してみましょう！
合わせ鏡の解説
- 鏡２枚では広がる模様は作れない
- 鏡３枚の合わせ鏡は、模様が広がる
- 広がりながら無限に繰り返す！
鏡２枚で実験してみよう
合わせ鏡は、実際に見た方がわかりやすいので、実験しながら確認してみましょう。
合わせ鏡というと、鏡を向き合わせたものが想像しやすいですよね。
そうそう、丁度こんな感じです。
２枚の鏡を向き合わせると、同じ方向に、無限に鏡の中の鏡が映り込み続けます。
でも鏡は、正面から向き合わせなくても、合わせ鏡の状態が作れるんです。
万華鏡はこの仕組みを利用して作られています。
どう言うことかと言うと、下の動画を見てください。
「合わせ鏡分度器」と言うものを使って、２枚の鏡で実験をしています。
今回、合わせ鏡分度器の使用許可をいただきました。
興味のある方は正多面体クラブ「万華鏡の仕組み（合わせ鏡）」もご覧ください。同じページからダウンロードもできます。
鏡２枚で、なんと三角形から八角形まで作れました！
表は動画の中で出来た図形の一覧で、括弧の中の数字は、合わせ鏡で増えた鏡の枚数です。
| 三角形（０） | 四角形（２） |
 |
 |
| 五角形（２） | 六角形（４） |
 |
 |
八角形（６） |
もっと角度をつけていけば、更に映り込む数が増えていきます。
ただ、２枚の鏡で角度がついている状態では、無限の繰り返しは作れません。
実は、わざと無限に繰り返さないように作る万華鏡もあります。
ただ今回は「無限に広がる模様」を目標に、解説を続けていきますね！
さあこれが万華鏡にどんな風に関わってくるのかを、確認してみましょう！
３枚の鏡で無限に広がる模様を作る
鏡2枚を、山型に組んだ時の模様の映り方を見てみましょう。
鏡の中に、模様が映っている鏡が見えますよね？
紙に書いた模様は1つなのに、鏡に映って５つに増えました。
それじゃあ、ここにもう1枚鏡を足してみましょう。
モデル画像の、鏡３枚で作る合わせ鏡と同じ条件にしたらどうなるかというと…
2枚の時には途切れていた所が繋がって、沢山の模様が映りました！
上の画像では確認するのがちょっと難しいんですが、鏡の中の鏡に、更に鏡が映る状態になっています。
これがどこまで繰り返して広がっていけるのかと言うと、途切れる場所がないので、下の画像のように無限に繰り返す模様になるんです。
これで、おなじみの万華鏡の状態になりました！
まとめ
最初にも書きましたが、万華鏡というのは、簡単に言えば、合わせ鏡に映った模様が繰り返す仕組みになっているのです。
もう一度、万華鏡の仕組みをポイントだけまとめておきます。
構造のポイント
- オブジェクト＋合わせ鏡
- オブジェクト＝キラキラの中身
- 筒の中に合わせ鏡を作る
- 一般的なのは３枚で、三角形に組み合わせる
合わせ鏡のポイント
- 鏡２枚では広がる模様は作れない
- 鏡３枚の合わせ鏡は、模様が広がる
- 広がりながら無限に繰り返す！
合わせ鏡の部分を、目で見てイメージ出来れば、意外と簡単な仕組みだなと思いませんか？
これを言葉で説明しようとすると、なかなか難しいんですが。
特に今回使用させていただいた「合わせ鏡分度器」は、私自身が子どもみたいに感心してしまう面白いものでした！
それでは、お付き合いいただき
ありがとうございました。
