寒天レンズの透聡嚢について §
寒天レンズの透明度について
長水 沢 千 達 晶 陽 子
（理科教育／
（本学部昭56年度卒業生〉
茎．はじめに
現行の小学校学習振導要鑛において，「光」の単 元は3学年と5学年で主に搬われることになって いる。その申の「光の性質」の学習では，鏡や虫 めがね（レンズ／など教秘の与え方次第では新た な発見と驚きにもなウ，その後の学習が籠動的に
も積極的毒こもな蓼得る。
一方文献は明らかで1まないが，寒天に庶糖を多 量に換えると透明になるということが知られてお
り，これでレンズを作診授業で繕いた経験議や，
あるいは現職教育のテーマに取参上げられたこと なども驚いている。しかし不透競である寒天を透 明にする条件や，レンズとして籔いやすい程度の 露さ，弾力性などの遜燐な条件については窮らか ではない。
そこでこれらの条件について縷記し，それに基 づいて得られた寒天の光学教鯵としての活躍法に ついて考察してみた。
2．寒天の嬢化と透明化について
寒天は紅藻類の纈麗壁に多量に存在する多種類 で，テングサを主原料としその飽にオゴノリ，エ ゴノ婆，イギスなどを原料として鐸られる。これ らの原料の醍合離合は，寒蓑の種類，原料藻の贔 質（成奮鐸寺の難度条件〉などによ箏一定しないが，
一般にはテングサ蕊％，イギス欝％．エゴノ肇ま たはオゴノリ2§％の割合で醗合されたものが毒販 されている。
化学的には，アガロースとアが冒ペクチンの二 種の多纏類の混合物となっている。アが鷺一スは，
質，量ともに寒天の主体であり，涯ガラクトース と3，金アンヒド蟹一レガラクトースが結合した糸 状分子である。アガロペクチンは寒天中のアが質 一ス以外の多籍類で，アガロースに硫酸基，ウロ
ン酸基，ピルビン酸基がついたものである葺。
これを溶かして作る寒天ゼリーは，水分鱒、8％
に対して寒天は尋、2％しか含まれていない。それに もかかわらず温度が下がるにつれて液体系から醗 体系のように変銘する。このゲルが轟まるしくみ
については，先に述べた糸状分子の長い種子が互 いに絡みあって支持購造（F獄搬をwor齢をつくる ため，微量のコ窟イド物質でも懲体系に変えるこ とができるといわれている。
寒天が添撫物によって透瞬になるのは，この寒 天の支持購造の懸に族籍のような高分子物質が入 む込むとき，そのすき翼が押し拡げられるために 透聡に見えるのではないかと推定されている。こ の推定が妥当ならば，鷹穂の飽にこれと分子撰進 が似た高分子物質を寒天1こ毅えたときも，透駆度 の大きい寒天ができると予想される。
3．寒天の添撫物と透明度の検討
本摂究では次に述べる寒天強度の灘定に基づ き，寒芙濃度暮．盤幻盤（3飢．％／をベースとし，
添撫物の種類や濃度を変えながら，できた寒天溶 液を比色管に入れて透遜率を灘定する一方，球面 鏡として使えるスプレー管の癒にこの溶濠を流し て霞め，それを取む鐡してレンズとしての取攀援 い（もろさ，べたつき，光の透過，ひび割れなど／
について検討した。
繊 寒天蓼鍍の灘定
寒天は水温が低いと溶けないし凝霧しないの で，条件によってムラが生じないように鱒℃以上 の水に溶かした．溶けた寒天は型枠を霧裕て一定 の厚さに鏤め，コルクボーラーで垂直に打ち叛き，
漂い湾盤状の爾藏から垂1甕に撫窪してその駿壊強 度を灘寇した（懸碁。
この寒天羅盤の強度を灘足した結果隷，寒叉が
§．碗g〆雌（i wt．％／以下の濃度ではくずれやす く手では籔えなくなるので，寒天レンズとして使
欝 福島大学教官実践藩究紀要第㌶号 玉鰺7隼ii薄
えそうな濃度1諦．総9／錘（3槻．％／が下簸であ る。一方薩1すぎる（濃度が大きい）と逆にもろく な集また不透弱にもなるので嚢、縫〜昏．総9〆躍
（婆〜5wt、％〉あた参が上議となる。
なお寒天濃度馨．総霧／賊（6wt、％／では絶すぎ て弾力性が乏しく，レンズを作ってもすぐひび割 れしてしまう上に，気泡が消えず透弱度も下がる ので適当な濃度とはいえな雛。
（警〆（癖
7舗
6轟轟
圧 灘春
方
難癖
3春彗
2§毒
欝馨一一
昏 §．擁
護 9．漉
度
春．馨3 §．縫（霧！麟）
園主 寒天濃度と破壊圧力
② 癒糖の添撫量と透遍率の灘係
癒糖濃度を変えて溶かした寒蓑溶蔽を比色管に 入れ，瞬まった直後に光電比色計（島津S群2紛で 波長6縫磯の蒔の透遜率を灘寇した。また同じ溶 液をスプレー管の底に流してレンズを作蓼，観察 検討した、
結果は嶽糖濃度i．2〜i．59／認のものが透過率 が大きい（籔2／。これは寒天の鐙〜講焙もの鷹藷 量であって，これでレンズを作るとべたつき，こ のままでは掃いにくい。
麟 添撫物の種類と透邊率
庶驚以外の添撫物としては，2で述べたような 撹点から溶性でんぶん，ゼラチン，ブドウ糖，ア ラビアゴムの獲つを選んでみた。
しかし溶性でんぶんを換えたレンズは見ただけ
で不透饗であり，しかもでんぷん濃度が高い縁ど 白く濁る。またアラビアゴムだけの水溶蔽1まほぼ 透霧であるが闘まらないし，寒天との混食溶演は 露まるが，寒天だけのレンズよ参透過率は小さく なる。謎って溶性でんぷんとアラビアゴムは，透 購度を増すための添癬霧としては適当ではない。
① ゼラチンの添趨量と透過率
一定濃度の寒天溶蔽1こゼラチンを一定量ずつ 換えていき，レンズの透弱護を観察し，波長翻奪 艦でその透過率を灘足した。透過率は鴨％に達 しかな蓼透弱になるが，ゼラチン濃度が尋．焉幻 瓢玉以上の溶蔽ではゼラチンが溶けきれないうえ に，特有の黄褐色が鐵てくる。レンズとしては ゼラチンを旛えることによって弾力性が生じ，
丈夫で手縺りはよいが透明度は不十分である。
⑨ ブドウ糖の添撫量と透遍率
一定濃度の寒天溶薮にブドウ藷を一定量ずつ
寒天レンズの透聡獲について ii
超えてレンズの透弱震を観察し，波長齢皺皺で その透過率を灘定した。この時ブドウ纏だけを 旛えていった蒔の透過率は総％に達するが，ブ ドウ縫と等量あるいはそれ以上の庶糖を換えて いくと，透遜率は更に大きく85％に達する。ま たブドウ穂を増やしていくと，嶽糖を換えた鋳 よ参べたつきがひどくなる感じで，レンズとし ては取参籔いにくくなる。
ブドウ縫濃度力灘．69／擁を越えた溶液でレン ズを作ると，水に対するブ詳ウ驚の溶解度は鷹 穂の溶解度よ陰はるかに小さいことから，寒莱 が乾燥するにつれて白い粉状霧質がレンズ表面 に析超してくる。この析畠物を取ってベネジク ト液（ブドウ塘験墨試薬／に越えて撫熱したと ころ，瞬瞭な反応を示したのでこの新裁物はブ ドウ藷であると確認した。
⑤ ゼラチン，ブドウ糖の混合添趨と透過率 一定の濃嚢の寒天と嶽糖の溶液に，ゼラチン とブドウ糖を総量毒、焉薯1醗以内の範麟で，i：
4〜嘆：iまで，いろいろ績合せて換えたとき
の透幾度を調べた。
この縛の透過率は艇〜6§％で，i：聾こ混ぜ たとき寺童最大の§9％であ彗，あまり大きな差は 晃られない。ゼラチンの濃嚢が§．弱警1認を越え ると，①のゼラチンだけの鋳よ箏少なくても黄 色になってくる。レンズとしては，透覇度から 見てゼラチン添撫の猿舞量は馨、解591戯程度で ある。
④ 添撫駿1混合蔽に及ぼすゼラチン添簾量の影響 ゼラチンを簾えると，その濃度によって寒天 の柔らかさが左右される。そこで手で擾うの鉦 適盗な濃度を決定する為1こ，寒乗，蔗糖，プド ウ穗の濃度を一定にした溶薮にゼラチンを趨 え，その透霧度を灘足した。また疑時にレンズ の手ざわ瞬こついても調べた。
透幾度については，ゼラチンを簾えても目で みてほとんど差は箆られなかったが，透過率は 換えない蒔に比べてかな陰大きくな吟，約驚％
になる。簾えるゼラチンの濃度は巷．総9！雛菱以下 ならば手で持っても変形することはなく，また
透
遺
事
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鰺春
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ノ 諺，霧患蕎
／・
D／締携／
澄 続 鋤彫惣．ジプゴ講鱒 畠 イニニ輩むン磯騨砕
釜＿ノ
鎗轡麟2
5暮暮 波 長 添擁麹混合寒天⑱光の透遇率
総巻
（盤癬
i2 福島大学教育実践懸：発紀要第鎗号
透墾度にも影響はない。これよ多量が多くなる と柔らかくなむ，持つと変形してしまう。
⑤ 鷹繕添撫とブドウ糖添撫の透遜率の比較 一定濃度の寒天とゼラチンの混合溶蔽に鷹雛 を超えたとき，さらにこれら淀プざウ纏を擁え たとき，あるいは臆i籍だけを換えた鋳などにっ いて，透過率（総暮鐡／と手ざわ参を講べた。
比率は寒葵，ゼラチン，庶懸，ブドウ籍がi：
i：3蓼：鎗幡．暮3：暮、総：9．§：曇．3）9〆膿茎〉
の時の透過率多ま93％に達した。またゼラチンを 喰いて，ブドウ穂の代りに庶繕の総量をi．2馨／
睡としたとき，難ち寒天と嶽籍（i：憩／だけ の場合の透遍率を濁ったところ，鎗％程度1こ達
した。
そこで講じ条件でブドウ繕と癒驚を等量ずつ 超えてみたが，その透遜率よりも，購じ質量な らばブドウ糖よ讐度繕だけを多く換えた方が透 過率は大きくなる。鱗ち癒穂だけi．露〆戯蕊え た時は欝％程度1こなった。このことから寒策に ゼラチンやブドウ繕を癩えても，寒天と嶽糖以
上の透明度にはならないことがわかる。
この嶽籍だけを超える建方は一蚤透遍率が轟 く，レンズとして使えそうである。このレンズ は帽当べたつくが赤水にぬらしながら擾うとが まんできる。またレンズの弾力性はゼラチンを 簾えると鐵てくるが，庶糖を多量に換えても柔 らかくなるし弾力がついてくるので，この建方 だとあえてゼラチンを超える必要はなくなる、
4．教材としての利驚条件
寒天に添撫物を越えることで，透遍率（懸綴麟 が鱒驚のかな参透明なものが得られたので，これ を教樗として嚢零するときの条件垂こついて検討し
た。
轡 鑓方による透遍率の違い
寒天の添擁麹として庶繕にブドウ縫やゼラチン などを総合せても，透遇率の違警・は庶糖の量に閣 保する。実験によれば透過率鶴％程度に達するの は，寒天の菊〜欝焙の庶藷を癒えたものである。
また講じ庶纏欝欝でも毒販寒天を覆いた時の透 過率は，試薬（培養基霧／の寒天末（粉末）を繕 いた透遜率よ彗驚〜焉％小さい値を示した。レン ズとしては寒天に対する庶糖量2む接あたりからべ たつきがでてくるため，べたつかないで光を還せ
i認7隼鍍縁
るほどの透窮護：歩 なことである。
と雛う条件を見鐵すことは露難
（2／光源装置による透邊光の観察
透邊光観察矯の光源として，ウチダの児童罵光 漂装置と幻燈機（ニコレット鎗春W／を薄いて比較 した。またレンズはスプレー缶の薩に流して露め たものを繕いて焦点を結ぶかどうかで確めた。も う一つのレンズとして，茶織で作った半霧箕型（カ マボコ型／のレンズを作った。これは寒天と鷹穂
（i：韓〉の溶溝1を茶筒に半分1こなるように流し 込み，横1こ倒して餐めたものである。
寒芙の透過光を見るため輻約6灘の響さから 徐々に窮って薄くしながら，鍾行嚢爵こ藁薩に光を 当てて透過光を観察した（表舞。
表i 透遇光の観察（光源ニコレット，懇§W／
○：透遮光がよく見える
△二やや見える ×：見えない
1 形 凸レンズE
激塔Yの 摩さ（c瞬1 亙．2 茸 i．馨2．暮4．§§．蓉半円簿レンズ
瞬 る い 所 1 0
wい剣・
○ × × ×宦@○ △ ×結果は幻燈機光濾で摩さがi〜2c醗位になって 光が遜ったが，晃童罵光源では蔑さi糠くらいで
も光は通らない。このことからカマボコ型レンズ では，幻燈機光源で球薦に垂甕（光軸／方欝に光 を当てた蒔，漂さはk灘程度がよいところで，暗 い部屋で2鐡が酸度である。
半円篶璽でなく，スプレー缶の欝塑寒天レンズ に光を当てた場合，舞経の大きさによっても多少 の差はあるが，児童総光源ではくっき1）焦点を結 ぶところまでは晃られな力激った。 しカ》し幻燈機光 源で試みると光諮がわか9，シャープではないが 焦点を結ぶのが認められる。
結論として演示実験でも発童実験でも，登臨こ 寒天レンズで光露を見る場合は，児童稀光源では かな参暗くしても光諮がよく見えないから，強い 光源を繕いる必要がある。
③ 寒天滾滾と添糠勃の総捧積
憩越の水に寒天，癒糖などを溶かして得られる 溶液の総体積は，その越方によっても異なる。寒
寒天レンズの透饗痩について i3
天とゼラチンに嶽穂とブドウ糖を換えた時，すな
わちi：i：3春：欝（韓．馨3：轡．鋸二｛｝、9：魯．3〉9／
盤l／の蒔は，その体積はおよそ臆％増撫する。一 方寒天と癒糖だけi＝5§（（舞．総：i．5／9！獄墨／の 場合の体積は約憩馨％増撫し，覆して癒繕を超えた 時の方が総体積隷大きくなる。
実携として，寒蓑と嶽驚縫：5韓に水鱒撚 を蕊えて作られる溶液の総体積は，ほぼ緯書％増の 欝3擁となった。従って羅径6．6c蟹，撃さ約茎．2鰹で あるスプレー缶の底を璽とするレンズは，上の越 方だと5む紐の水に溶かして3〜4懸できる。疲に 韓人クラスでレンズを各i魑ずつ分け与えたい場 合は，灘尋醸の水1こ寒天蔦9，庶穂7灘暮矯意すれ ばよいことになる。
14／寒天レンズの作鞭方と綾羅法
寒天溶液を作るには水温を騰℃以上にしてから 寒天を溶かし，冷めないうちに藪糖を換え，よく かきまぜてから璽に流して簿つくり冷ますように する。難度が低雛と寒天が溶けないので織まらな いし，また溶蔽を早くさますと嶽繕の気泡が放け きらないうちに劉まってしまい，不透題紅な蓼や
すいひ
スプレー缶で闘まった寒天レンズを取む鐵すに は，水槽などに水を入れスプレー缶のレンズ面を 下にして水蜜｝に接し，激しく左姦に勤かすとすっ ぽ蓼とれる。スプレー釜を水棲のふちにぶっつけ て衝撃を瀦えた箏してもとれる。手で取ろうとし て無遷に押した1フすると，いっぺんにくずれて端 がこわれてしまう。
べたつきに麗しては，レンズを水でぬらしなが ら硬うとべたつきを感じない。それが無還な場合 はしわにならないようにラップで包むなどして綾 絹するとよも㌔
5．結
論寒天レンズとしての条件をまとめてみると，レ ンズとして鑓零できる強震：は淫灘響／纒2以上のもの で，それには寒天濃度§．薦暮、1擁種痘が適当であ
る。
度穗以外6）添撫物としてゼラチンを加えた透開 度は，入れないときよむ驚％増力聾するだけで蔗糖 の代りにはならなも㌔しかし｛｝．馨3墓／猛茎ぐらいの濃 度ならば，弾力性が鵡てひび害耄れしにくくなる。
ブドウ糖は超えれば簾えるほど透墾になるが，寒
天に薄しその量が3§賠以上になると乾燥と共にブ 醤ウ穂が析鐡してしまうので，ブドウ糖の鰻罪量
は§．3霧／懸董程度である。
こうしたことからレンズとして硬える麺方は，
寒天§、総9〆醗璽に庶縫i、2〜i．59！錘を換えたもの であ拳，その箆率はi：鱒〜灘である。実際に作 るにあたっては，寒天と藪穂と水の混合比はi：
憩：33（（巷．総：i．2：圭．韓9／懸垂〉がよい。この 時の総体積は，およそ水の量の2館毒こなる。
欠点として鷹驚濃度が寒天の萄賠以上になる
と，不｛笑なべたつきオ達生じ素手では籔い妾こくくな ってくる．レンズとして透遺率を重規するとき，
雛ちべたついてもよいというときは癒縫鱒接の方 が透遜率が大きい。
6．おわ琴に
寒天を光学教耕として痩結することは，羅秘鋳 隼漿の本漿小教晒の地藝講習会で取彗上げられた と瞬いている。これとは溺に，騒秘講年代半ばに も寒茱レンズが毅われたことを弱き，糧在退職し ている当時の捲導者に照会したところ，これにつ いての確かな文献慧わからなかった。しかしその 漿すでに比較的広く難られていたようで，あるい は第二次大戦鋳までさかのぼるかもしれない。
著者らは寒天の絶にゼラチンでレンズを作！ラ試 みたが，それは確かに透聡度はよいが，もろくて 嵌れやすく強度が不十分なので，特にここでは取
塗上げなかった。
最近，溝上らがゼサーによる光の実験について 報蓋しているが2｝，それ紅よると彼らはゼラチン，
寒天の中で最も適当なゼ》一を装ったとあって，
寒天とゼラチンの盤慰した検討がなされていな い。しかも彼らは寒天7％とかな参濃度の大きい ものを髄っている。
文献によれば，ゲルはゼリーとコ欝イド洗でん
（渡殿ゲル／を食む総称であるが，最近はゼサー はゲルの通称として震いられているという鋸｝。
ゼラチンは蛋白質で寒天とは懸のものであ瓶 これらは梅質名であって，ゼリーというのは状態 をさした諜葉である。それとも最近講理稽のゼラ チンあるいは寒天で，透調度が大きく丈夫なもの が弱発され，市販されているのかもしれない。
その地歩現代ではプラスチックレンズやフレネ ルレンズが鐵懇ってお珍，寒天レンズが実鐸黙こ掃 われることは少ないと思われるが，教軽として必
慧 遜島大学教蕎実践醗突紀要第至2弩 i§87隼簸月
要な条件を麗らかにしておくことは無駐なことで もなかろうと考えて講べてみた。結果は透明度や 添撫物について多くの知見が簿られたが，これを もと1こ教舞としての効果的な籍驚方法が麗麗でき ると考えている。
1参考文献）
i〉下醗奮人糞篁鑛1ゼ講理とイヒ学」（新講理科学講座i〉，
貸．5i，（i§73〉，朝倉書店
2）綴上一彦飽1選科の教奮，v綴．謎（翫9），欝．麟，
（i鰺5／，薬洋館鐵叛縫
3）ヤーゲンソンス麹；「コロイド建学ゴ（玉虫飽訳／，
夢、3玉8，（溺8〉，培屡館
む響本化学会繍1「コロイド化学の基縫盛（基礎化学 シ1ヲーズ5／，登、239，（欝7劔，大饗本選書
