【少年少女発明クラブ応用コース】本日の工作は「天体望遠鏡（ケプラー式）」
4月からオリジナル工作に取り組んできた応用コース（小学校5-6年）は，9月末～10月初めの発明くふう展への出展と見学で前半の活動を終えた。
今日（10月12日）から来年3月までは，指導員が企画した様々なテーマに取り組む。
その第一弾は「ケプラー天体望遠鏡（倍率=17）」の工作。上の見出し画像は私が予備的に作ったものと，今日，子供たちを指導しながら一緒に作ったもの。
本来なら，レンズや筒（厚紙）などは100円ショップで買うべきところ。新しいテーマのため準備が間に合わず，通販でキットを調達した。
発明くふう展で頑張った子供たちへ，私からのささやかなプレゼント。予算管理で苦労している事務局のAさん，ゴメンなさい。来年から安く作ります。
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今日の工作は，凸レンズを2枚使ったケプラー天体望遠鏡の原理の講義からスタートした。私の企画した工作では，必ず背景や原理から始める。
その原理や工作手順についてはWebサイトや動画などで簡単に見ることができる。以下の個々の内容はそれらを参考にした（引用先は多数のため省略）ので，スト－リー以外は私のオリジナルではない。
一般に，手元にあるものを拡大して見るときは拡大鏡を使う。それは中心部がふくらんだ凸レンズで出来ているのは周知のこと。
ただし，拡大した像が見えるのはレンズに近いエリア（焦点の内側）だけで，遠くを見ると上下・左右が反転した小さな像が見える。これは家にある拡大鏡を使って確かめることができる。
この凸レンズの二つの性質を使うと望遠鏡ができる。ケプラーは1611年に自身の著書「屈折光学」でそれを紹介した（下の図）。
ケプラー望遠鏡は凸レンズを2枚使う。一つは遠くの物体（図のA）を焦点 f1 の近く（図のB；無限遠の物体なら焦点 f1）に結像させる対物レンズである。物体からの光はレンズでクロスするので上下・左右が反転する。
もう一つの凸レンズ（接眼レンズ，焦点距離 f2 ）を像Bから f2 の内側に置くと，拡大像（正しくは「虚像」）C が見える。
つまり，対物レンズで反転した像を作り，接眼レンズでそれを拡大して見ている。前述の凸レンズの二つの性質をうまく利用していることが分かる。
因みに，ガリレオは像が反転しない望遠鏡をほぼ同時期（1609年）に発明した。
望遠鏡の倍率は二つのレンズから像を見たときの角度の比 θ2/θ1 で定義される。点Bの像の高さを h とすると，h≒θ1・f1≒θ2・f2 となる（扇型の弧の長さの定理）。この式を整理すると，倍率は θ2/θ1＝ f1/f2 となる。
中学校で習う内容なので子供たちの理解度は今一つだったが，今日は全員出席でみんな最後まで完成できたので，それで良しとしよう。
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ところで，発明くふう展の優良賞の2作品は全国発明くふう展の県代表に選ばれた。一人は去年も全国大会に出展した。
ご両親の驚きと喜びは如何ばかりか？
少しだが，それをサポートできたのは望外の幸せ。自分の落選（まだ言っている！）など，どうでもよくなった。
全国大会の申込書には小学校の担任と校長のサインが必要。それらの教員が発明工夫というマイナーな活動を理解してくれるだろうか，，