LEDやレーザーで光通信をしよう! 光の実験④
音を遠くに伝える方法は色々ありますが、今回は光に乗せます。この実験と合わせて、光ファイバーの原理もご覧ください。
材料:LED、カーボン抵抗10Ω、100Ω、3V電池、ラジカセ、太陽電池、アンプ、スピーカー
まず発信側ですが、音声を光に乗せて相手に送る方法について説明します。
音源から出ている音を変調回路で光の強弱に変換します。LEDなどをつなげるだけです。レーザー光で行うとさらに、クリヤーな音声になります。また、豆電球でも原理的には可能なのですが、
上の写真のように、ラジカセなどの音源のイヤホーン端子から音声を抵抗10Ωの両端にかけます。LEDが点くように3Vの電源も入れます。100Ωの抵抗はLEDの制限抵抗(後述)として入れますが、LEDが切れないようなら、なしでも可能です。これで、音声がLEDの光に乗りました。
受信側ですが、音声信号(レーザー光またはLEDの光)を太陽電池で受けます。この時、室内の電灯は消すようにしてください。太陽電池は蛍光灯の光を拾い、音声信号を乱してしまいます。
音声信号は非常に弱いので、それを増幅するためにアンプを入れます。アンプからスピーカーにつなぐことで、音として聞くことができます。
LEDでも、教室の端程度なら十分に届きます。レーザーならさらによく伝わります。現在は光ファイバー(実験725光ファイバーの原理)を使い、空気中ではなく光ファイバー中を効率よく通信をしています。
LEDの限界電圧電流:わからない時は3V‐20mA位と思ってください。
LEDは長持ちですが許容以上の電圧電流を流すとすぐに壊れます。もし、制限電流が2.2V-20mAのLEDを3V電源につなぐ時は0.8V-20mA分抵抗で消費させます。抵抗は0.8/0.02= 40Ωになります。多少の誤差を考えて100Ωの制限抵抗を回路図には入れました。
抵抗のカラーコードの読み方の語呂合わせ
黒い礼服、茶を一杯、赤いニンジン、第3の男、岸さん、みどりご、アオミドロ、紫式部、ハイヤー、タクシー となり、色と組み合わせて:黒0茶1赤2橙色3黄色4緑5青6紫7灰色8白9です。
カラーコードが3色の時は、①②③に数字を入れます。
例えば、黄色紫色茶色銀色となると47×10の1乗となり470Ωです。
(金色誤差5%銀色誤差10%を表します。)
4色の時は最初の3つが3桁の数字になり、4つ目が階乗を表します。
関連ページ:光の実験はまだ導入されてから年数がそれほどたっていません。その為に実験自体が練りこまれていないのが事実です。関連ページをご覧になり、参考にできる実験をぜひご覧ください。