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ベンハムのこまについて

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ベンハムのこまについて. 3年3組24番 長尾沙知 指導教官 足利裕人.  テーマの設定理由:  目の錯覚はよくあることだし、おもしろそうだと思った  中でもベンハムのこまが一番身近にあるものを使って遊べるので,実験してみようと思った. ベンハムのこまとは.   ベンハムのこまとは、白黒模様が描かれていて、回すと色が見えてくるこま。  白黒もようの円板を回すと色がみえることを最初に発表したのは、ドイツの物理学者であり心理学者であったフェヒナ-。

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Presentation Transcript
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ベンハムのこまについて

3年3組24番 長尾沙知

指導教官 足利裕人

 テーマの設定理由:

 目の錯覚はよくあることだし、おもしろそうだと思った

 中でもベンハムのこまが一番身近にあるものを使って遊べるので,実験してみようと思った

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ベンハムのこまとは

  ベンハムのこまとは、白黒模様が描かれていて、回すと色が見えてくるこま。

 白黒もようの円板を回すと色がみえることを最初に発表したのは、ドイツの物理学者であり心理学者であったフェヒナ-。

 その後、いろいろな円板の模様が考えられたが、ベンハムという人が描いたこまをイギリスで売り出したところ、これが大評判になった。以後、この不思議な現象は広く知られるようになり、「ベンハムのこま」と呼ばれるようになった。

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 ベンハムがデザインしてイギリスで売り出したこまの図柄 ベンハムがデザインしてイギリスで売り出したこまの図柄

 これを太陽光や電球、蛍光灯の光の下で回すと、紺や赤などの色が見える。

 回転中に速さが変わり、どの部分に何色が見えるかが変化する。

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色が見えるわけ
  • 色が見えるのは、目の錐体細胞の色覚細胞の働きが密接に関係
  • 錐体細胞は3種類
  • 赤・緑・青を最も良く感じる細胞がある
  • 各錐体細胞は潜在時間(色に感じるまでの時間)や反応継続時間(刺激が去ってからも細胞が興奮している時間)が異なる
    • 青の錐体細胞は反応するまでの時間が一番長く(遅く反応する)、細胞が興奮している時間が一番長い(遅くまで反応している)
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回転する円盤の一箇所を見つめていると、白と黒の模様が閃光のように交互に現れる回転する円盤の一箇所を見つめていると、白と黒の模様が閃光のように交互に現れる
  • 白の部分が通るとどの錐体細胞も反応する
  • 3種類の細胞が同じように反応したら目と脳は白しか見えない
  • 錐体細胞のどれかが他より速く反応したり、遅くまで反応したりすると、色を感じる度合いに差ができる
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実験1 太陽光下でのベンハムのこま

映像を見る(見た後は必ずそのWebページを閉じてください)

実験2 白色蛍光灯下でのベンハムのこま

映像を見る(見た後は必ずそのWebページを閉じてください)

結果:ベンハムのコマは太陽光でも蛍光灯の光でも色が見える

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実験3 蛍光灯で色が付くストロボパターンのコマ実験3 蛍光灯で色が付くストロボパターンのコマ

  • 白色蛍光灯の下で撮影
  • ※フラッシュ無し
  • 電動ドライバ(正逆回転可能)を使用

映像を見る(見た後は必ずそのWebページを閉じてください)

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結果

  • こまを蛍光灯の下で回してみると色が見えた
  • 白のほかに、橙と黄が見えた
  • 時計回りと反時計回りで色のずれが逆になった

時計回り:黄色がコマの回転方向の後部側

反時計回り:黄色がコマの回転方向の後部側

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 ストロボパターンは太陽光では色は見えないと言われていたが、実際に回してみるとかすかに色が見えた ストロボパターンは太陽光では色は見えないと言われていたが、実際に回してみるとかすかに色が見えた

 特にパターンの境界部分は赤や橙または緑が見える(ビデオカメラには写らない)

映像を見る(見た後は必ずそのWebページを閉じてください)

ハロゲンランプ下では色は見えない

映像を見る(見た後は必ずそのWebページを閉じてください)

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考察蛍光灯について
  • 蛍光灯の内側の蛍光物質を変えることで、いろいろなスペクトルの蛍光灯を作ることができる
  • 60Hzの点滅時で、スペクトルにより時間的ずれが生じているのではないか

白色蛍光灯のスペクトル

on

off

→時間

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考察
  • 太陽の光やハロゲンランプの光では色がほとんど見えないことより、蛍光灯の光が原因していると考えられる
    • オレンジに遅れて黄色が見えることより、光の三原色で考えると、青が先に消えて赤と緑で黄色が残っているのであろう

 目で見たときストロボパターンが細かくなるにつれ、赤から黄色へ色の変化が見られた。これは錐体細胞の反応時間の差だろうか

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感想

  正直自分でもやっていて分からない内容だった。

本当にすごくて人間って奥が深いと思った。

  不思議なことだらけで…考えれば考えるほど疑問が出てきた。

  色が見える決定的な原因を見つけることはできなかったが,光はとても重要で欠かせないものだと思った。

  こまを回していてすごく目が疲れて長時間見ていると目が余計に悪くなりそうだった。テレビ画面を見たりするときは,時間に注意しないといけないと実感させられた。