光の三原色を理解する教材

大阪府教育センター My 授業実践コレクション No.43
光の三原色を理解する教材
大阪府立東百舌鳥高等学校
稲川孝司
【教材・教具の説明】
光の三原色について，いままでは教科書の絵を見せて原理
を説明するだけであったが，光の三原色の原理を実体験でき
る教材を３点作製し，それらを授業で活用した。生徒は興味
を持って授業に参加し，光の合成過程を実際に見ることで，
科学的理解が深まった。
○教材１（RGB 自動点滅 LED）
：
３V の直流電池を直接接続すると，内部にある IC の制御で
赤・緑・青の３色の LED が順に点灯し，さまざまな色に光る
教材である。LED が透明で内部の構造が肉眼でよく見えるの
で，さまざまな色が赤・緑・青の３個の LED の合成からでき
ていることが理解できる。
○教材２（三波長合成白色発光 LED ディジタル版）：
赤・緑・青の３色の LED を独立して光らせる素子を使って，
３つのスイッチで ON/OFF できるようにした教材で，スイッ
チの状態により２３＝8 種類の色が表現できることがわかる。
○教材３（三波長合成白色発光 LED アナログ版）：
教材２と同じ LED を使って，３つのボリュームで独立して
可変できるようにしたもので，それぞれの光の強さを変える
ことでフルカラーの原理を学ぶことができる。
大阪府立東百舌鳥高等学校
稲川孝司
内容：光の三原色の原理を知るための導入教材
原理：図のように３Vの直流電源を直接接続すると，内部にある
ICの制御で赤・緑・青の３色のLEDを順に点灯し様々な色に光る
LED教材である。
できるだけ単純にするために，電池ボックスの端子に直接LED
を半田付けしたものを教材としている。
LEDが透明なので内部の構造がよくわかり，赤・緑・青の３個
のLEDが交互に光っていることが肉眼でわかるのが良い。この
LEDは３色の素子の位置がすこし離れているために，混ざった色
がうまく表現できない。そのため，光を拡散する白のラバーキ
ャップが付属している。普通はこれをそのままLEDにかぶせて利
用するが，光の３原色の教材とするためにラバーキャップを下
から３mm程度カットし短くしてかぶせることで，横からLEDの光
る部分が少し見えるように工夫している。
【部品】
三原色RGB自動点滅LED
(OSTB5131A-IC) １個
単２電池ボックス
１個
単２電池
２個
¥200
¥100
¥100
利用方法：さまざまな色を光らせるフルカラーLED が，たった３個の LED を微妙に調整
して光らせていることを体験する教材である。
この単元の授業を始めるときに，さりげなく教卓に置いて生徒に見せる。
発問「この LED は何色光って見えるか数えてごらん」
生徒の活動：発光している色の数を数える。
次に，ＬＥＤの内部が見えるように目の前に持っていき，どのように光っているかを観察
させる。
発問「何個のＬＥＤが光っているか，わかる？」
生徒の活動：近づいて内部をよく見ると，３個の LED が明るさを変えながら光ってさま
ざまな色を出していることを理解する。
発問「なぜ，３つのＬＥＤでいろいろな色が光るか，わかる？」
そして，「光の三原色」の授業を始める
三波長合成白色発光 LED ディジタル版
大阪府立東百舌鳥高等学校
稲川孝司
内容：光の三原色の原理を知るための教材
原理：１つのセルに赤・緑・青の３色が入ったLED を使い，３つの
スイッチを配線してそれぞれ独立にON/OFFができるようにしたも
の。スイッチの組合せで２３＝８種類の色を表現することができる。
３つのLED の位置が少しずれているため，完全には色が混ざらない。
そこで，光を拡散させるものをLEDにかぶせる必要がある。ここで
は，乳酸菌飲料の底の部分を利用している。
【部品】
三波長合成白色発光LED
（EP204K-35RGB） １個
抵抗 200Ω
１個
抵抗 150Ω
２個
スイッチ
３個
単３電池
３個
単三電池ボックス １個
ユニバーサル基板 １個
¥200
¥10
¥20
¥450
¥100
¥120
¥800
利用方法：既に，
「情報のディジタル化」の単元で二進数を学んでいるので，赤・緑・青の
３個のLEDによる３ビットの二進数を使って８種類の状態を考えさせ，次の表の空白を埋め
させる。そして，スイッチを組み合わせてLEDを発光させて生徒に色を確認させる。特に
なじみの少ない シアン や マジェンタ などの色を具体的に見せて，色の名前と実際
の色との対応を図る。
赤
緑
青
色
OFF OFF OFF 黒
緑
黒
青
赤
大阪府立東百舌鳥高等学校
稲川孝司
内容：光の三原色の原理を知るための教材
原理：三波長合成白色発光ＬＥＤのディジタル版と
同じLEDを使い，赤・緑・青の各LEDの明るさを独立
して可変できるようにしたもの。ボリュームを回転
させて電流を制御し，３つの色の強さを単独に変化
させることで，光の３原色によるフルカラーの原理
が説明できる。
【部品】
三波長合成白色発光LED
（EP204K-35RGB） １個
抵抗 33KΩ
３個
抵抗 4.7KΩ
３個
抵抗 150Ω
１個
抵抗 100Ω
２個
可変抵抗10KΩB
３個
2SC1815
３個
単３電池
３個
単三電池ボックス １個
ユニバーサル基板 １個
電源スイッチ
１個
¥200
¥15
¥15
¥5
¥10
¥240
¥30
¥100
¥120
¥800
¥150
０
利用方法：まず，赤・緑・青について単独にボリュー
ムを回転させて LED の明るさが変わることを見せてお
く。そして，それぞれの明るさが 256 段階だとすると
全体の色は約 1670 万色になることを，256３を実際に
手計算させ納得させる。さらに３つの赤・緑・青のボ
リュームを変化させて色が徐々に変化し，３つの色か
ら様々な色を作り出せることを見せる。
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