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光通信に挑戦！ 沼津高専公開講座　H18年8月1日＠沼津高専物理実験室 音を伝えるということ 　ふだん気にすることはないが、音は空気中をどのように伝わっているのだろうか？調べてみると、音が伝わるときには空気中の分子が振動し波として周りに伝わっていることがわかる。海の波は海面が上下に動いて伝わっていくように、空気中では空気の分子が振動することで音の波（音波という）が伝わっていくのである。音に限らず、電磁波や光も波として伝わっていく性質をもっている。 　ではその性質を利用して、音のような情報を遠く離れた場所に伝えることはできないだろうか。それをもっとも簡単に利用したものが、みんなもよく知っている糸電話である。糸電話では、音の波がコップの底の紙を振動させ、それがさらに糸を振動させる。この波がもう一方の紙コップの底に伝わり、空気を振動させて音が伝わるのである。 　 　それと同じことを光で行うのが、光電話である。作り方は簡単である。 大きめの紙コップの底をくりぬく。 底をおおうような大きさにラップを切る。ラップの中央には２ｃｍ四方くらいの大きさのアルミホイル、あるいは薄い反射材を貼り付ける。 ラップが、紙コップの底をおおうように貼り付けて完成。 図からわかるように糸の代わりの働きをしているのが光である。音の振動が、紙コップの底に貼ってあるアルミホイルを通して光の振動に変化する。この光を太陽電池が電気信号の波にかえる。最後にスピーカーが電気の波を音の波に変化させている。このように一つの波が、音、光、電気と形を変えながらが伝わっていくのである。物理現象としてのおもしろさを理解してもらえたろうか？ 光通信回路の製作 　光の糸電話の原理を応用して、より精度がよくノイズが入らないような光通信の装置を作ってみよう。そのための主な部品は発光ダイオードとフォトトランジスタです。送信回路では、入力プラグから電気信号が流れてくると、発光ダイオードの光の量が変化するようになります。その量を調節しているのはトランジスタです。一方、受信回路ではフォトトランジスタに光が入るとき、その光の強弱に比例して電流が流れ出力プラグに信号が送られるようになっています。 　みんなも図のように回路を製作してみよう！！ 注意：発光ダイオード、トランジスタ、フォトトランジスタ、コンデンサー、電池フォルダーには向きがあります。図を参考にして間違えないようにしてください。 ３．実験 　二つの回路が完成したら、次の順番で実験をしてみよう。 ①入力プラグをラジカセ、パソコンの出力端子（ヘッドホンの差込口など）につなぐ ②出力プラグをラジカセのマイク端子につなぐ。 　出力用のラジカセはマイクが使える状態（Line inなど）にしておく。 ③入力用ラジカセ、パソコンから適当に音楽などを鳴らしてみる。 ④発信回路から発生する光が、受信回路のフォトトランジスタに入るように調節する。 出力側のラジカセから音が聞こえてきただろうか？聞こえていれば成功です。聞こえていないようであれば、光の調節の仕方が悪いか、回路に問題があるかです。まわりの先生に声をかけてみてください。光によって、音が入力用ラジカセから受信用ラジカセに伝達されたことを確かめられましたか？ 入力用パソコンには、入力用のマイクも付けてあります。このマイクに話しかけると、光通信回路を通して出力側のラジカセに声がでます。試してみよう。またオシロスコープで自分の声の波を見ることもできます。 受信回路 フォトトランジスタの向きに注意しましょう。はんだ付けは、フォトトランジスタ→コンデンサー、抵抗→電池フォルダー、ジャックの順番で行うと便利です。 送信回路 最初にトランジスタをはんだ付けして、次にその周りの部品、最後に電池フォルダーとプラグを行いましょう。 ４.いろいろな実験 　実験していろいろなことを観察してみよう。例えば、 ?受信回路と発信回路の距離を離していくと、音はどうなるか。 ?発信回路と受信回路の間を手でふさいだり、色のついたセロハン（赤、青、など）をはさんだりしたらどうなるか。 ?送信している音と受信している音に何か違いはないか。 ?送信回路から出ている光を一度鏡に反射させてから、受信回路に入れたとき音はどうなるか。 ?発信回路の発光ダイオード部分に光ファイバを近づけ、光ファイバーを通して受信回路に光を入れたとき音はどうなるか。光ファイバを曲げたりするとどうなるか。 光ファイバーというのは特別な素材で作った細い管です。この管に光を入れると、光はこの管にそって進み、漏れ出してきません。光通信によって情報を送るときの電線の役割をしていま