【夏休みの科学研究】なぜテレビはリモコンで動くのか?

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普段、何気に見ているテレビ。

リモコンで電源を入れてテレビを着け、チャンネルを変えて好きな番組を見る。

この行為、なぜリモコンでテレビが操作できるか、一度は考えた事があるかと思います。

ここでは、リモコンの仕組みについてお伝えします。



赤外線を使ったリモコン

テレビのリモコンには、赤外線という光が使われています。

赤外線をテレビの受信機に送る事で操作しているという事になります。

では、赤外線とはどんな光なのでしょうか。

赤外線とは

赤外線とは光の一種です。

光には、目に見える光(可視光線)と目に見えない光があります。

赤外線や紫外線は目に見えない光です。

赤外線はおよそ750~1,000nmの間の波長で、400nm~800nm位の間の波長が可視光線、 10~400nmの間の波長が紫外線となっています。

波長とは、「波の長さ」のことです。

波長は一つの波から次の波までの「一波」分の長さを指します。

 

 

 

 

 

 

赤外線は、温度のある物体から自然に発せられている光なので、実は、目に見えていないだけで、私たちの生活ではたくさん発せられている光なのです。

なぜリモコンに赤外線が使われているのか

リモコンには赤外線が使われていることが分かりました。

リモコンでは信号を赤外線の点滅に変換して、リモコンからテレビへ伝えられます。

この点滅の仕方の基本はPPM信号と呼ばれる方式です。

では、ここで、なぜリモコンには赤外線が使われているのかを考えたいと思います。

離れたところに情報を送る手段は、「電波」、「音波」、「光」が考えられます。

家庭で使うリモコンの場合、「電波」はコスト問題が取り上げられます。

高くついてしまうって事ですね。

「音波」は、音なので誤作動が起こってしまう可能性が高いのです。

消去法で残ったのが「光」ですが、その「光」の中で、どの波長の光を使うかが問題となります。

全ての光において、誤作動を基準に考えると、赤外線か紫外線しかありません。

最も安く、通信の為の速度が充分なLED(発光ダイオード)という素子を使う為、コストの面で、紫外線よりも赤外線が使用されることとなりました。

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【分かりやすく説明】シャボン玉はなぜきれいな七色に輝くのか ~光の不思議~

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普段私たちは、物体を見て色彩を何気に判断しており、赤い物体は赤に、緑の物体は緑に見る事が出来ます。

しかしながら、中には定まった色ではない不思議な色を見せるものもあります。

例えばシャボン玉がそうです。

赤、青、黄、緑など、様々な色が揺らめきながら表面に浮かんでいます。

他にも、アワビの貝殻の内側や、CD、DVDのディスクの表面も虹色の色彩を見る事が出来ます。

では、なぜそのように虹色に見えるのでしょうか。



光が持つ波の性質が現れている

虹色に見える仕組みは、「光」が持つ性質を知る事で理解出来ます。

同じ波長の複数の波の山と山が重なると、山の高さは2倍になり、逆に山と谷が重なると、お互いに打ち消しあって山も谷も無くなります。

このように複数の波が重なって強め合ったり(明るくなったり)、弱めあったり(暗くなったり)する現象を「干渉」と言います。

薄い膜で出来ているシャボン玉は、光を受けるとその一部が膜の表面で反射し、一部は膜の中に入り、膜の底で反射します。

反射した二つの波が干渉によって強め合ったとき、その光(色)はより明るく見え、弱め合うとその光(色)は見えなくなります。

見る角度や膜の厚さで強め合う波長が変化する為、シャボン玉は様々な色合いに変化して見えるのです。

アワビの貝殻の内側に見られる美しい色も、実は薄い膜で起きる干渉と原理は同じです。

薄い膜を何枚も重ねたような構造を持ち、ひとつひとつの層で反射した光が干渉する事によって、様々な色合いに見えます。

CDやDVDディスクも同様に干渉によって虹色が見られます。

記録面に刻まれた細かい凹凸に光がぶつかった時に反射光が広がる「回折」という現象も関係しています。

※回析とは、波は障害物があっても、その隙間を通り抜けた後は、扇の形のように、隙間の両脇に回り込みながら広がっていく現象をいいます。

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【光を分かりやすく説明】光とはどんな性質を持っているのか

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朝、目覚ましの音が鳴って、眠たい中、目覚ましの鳴るスマホを探し一度目覚ましの音を切る。

また、目覚ましが鳴り、目を擦りながらスマホを探し見つけ、スヌーズ機能を切る。

この、日常の何でもない朝の私の行動ですが、「スマホを見つける」という行為は、実は細かく言うと、光の粒子が目の中に入り込んでいるという事なのです。

物質はどのように見えているのか

私たちは物体を見る時、その物体に反射した光を見ているのです。

光とは、「光子(こうし)」という小さな粒子の集まりです。

今、読んで下さっているこのブログも、光子があなたの目に入り、あなたの脳が「今自分の前にパソコンがあり、その中の画面のブログがある」と認識しているのです。

夜、電気を付けていない部屋に入ると何も見えませんし、夜、街灯のない場所に行くと周りは何も見えなくなりますが、逆に星は綺麗に輝いて見えます。

何も見えないという事は、言い換えると、光源がないので反射すべき光子が一つも無いという事になのです。

物質は、屋外にいれば太陽からの光子の反射で見え、屋内にいれば証明器具からの光子の反射で見えます。屋内で証明器具が要らないのであれば、太陽からの反射で見えているという事になります。




光の性質

ここで、本題の光の性質ですが、

光とは粒子と波の両方の性質を持つ質量がゼロのものなのです。

光は秒速30万㎞というとてつもない速さで進み、この世で一番早いものとされています。

しかし、それでも瞬間移動ではないので、反射した光子が目に入ってくるまでには、少し時間のずれが発生しているのです。

このブログを読んでくださっているあなたの目に入ってくる光子は、ほんの少し過去に反射した光子という事になります。

言い換えると、あなたが見ているのは、このブログの過去の姿という事になります。

地球に届くロマンチックな光

太陽から地球に光が届くには約8分かかります。

毎日見ている太陽は、実は8分前の太陽を見ています。

夜空に光る白鳥座のデネブは、地球から1400光年(光の速さで1400年かかる距離)離れています。(※デネブはこと座のベガ、わし座のアルタイルとともに、夏の大三角を形成しています。夏を代表する恒星の1つです。)

夜空を見上げた時に見えるデネブの光は、実は1400年前にペテルギウスを出発して地球に届いた光なのです。

夜空に見える、光る星たちの姿は過去の姿です。

そう思いながら夜空を眺めると更にロマンチックを感じる事が出来ます。

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