酸化銅(Ⅰ)が虹色に輝く理由を探ろう！薄膜干渉と輝く葉脈のSTEAM実験

抄録

本研究では，高校生を対象とした薄膜干渉の理論と芸術的創作を統合した題材を提案する．実験では，銅板を加熱して形成される酸化銅(I) Cu₂O被膜の膜厚を，Cu⁺イオンの定量によって算出した．また，膜厚に基づいて反射率スペクトルをシミュレーションし，加熱後の銅板の色変化を理論的に説明した．さらに，加熱した銅箔を用いて「輝く葉脈標本」を作製し，科学的学びと芸術的創作を組み合わせた探究活動を実施した．結果として，生徒は薄膜干渉による色と膜厚の関係を理解し，輝く葉脈標本の作製を通じて創造性を高めることができた．本実験は，薄膜干渉の色変化に留まらず，膜厚の定量化と銅箔を用いた芸術的創作活動を組み合わせた点で独自性があり，科学と芸術を結ぶ新しいアプローチとして，STEAM教育に活用できる可能性が示唆された．