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雷や夏の風物詩の花火から，光と音の速さが異なることには誰もが興味を持っていることであろう。音は身近な物理現象ではあるが，科学的に理解することは難しい。そこで，「百聞は一見にしかず」という言葉にあるように，「音」が目に見える形で学習することができたらおもしろいであろう。理論的に考えさせることは大切ではあるが，まず，その前に，「おもしろい」とか「不思議だ」といった，興味・関心がすべての原点である。
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各社，既存の教科書にも掲載されているオシロスコープの映像は，生徒の興味・関心を引くには好都合の教材である。それ以外の「音の可視化」に関する教材として考えられるものには，「クントの実験」，「フォナントグラフ」，「踊る炎の実験」，「クラドニ図形」，「音響インテンシィティ」，「音響ホログラフィ」などがある。
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生徒に興味・関心を持たせ，学習効果を高めていくためには，個々の実験の特徴を十分に把握し，適切な場面での有効な利用を考えていくことが重要である。また，これらの実験を単発的に用いていくのではなく，それぞれの利点を生かしながら，総合的に教材として利用していくことが重要である。しかし，この中には，生徒が音の性質を学習するには難易度が高く，本質をとらえにくいものもある。 |
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●オシロスコープの波形 |
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音の信号をマイクでとらへ，波形を映像で出力する。生徒の声が個々に異なっていることが波形として表れるので，興味をもって望むことができる。また，音叉を利用すると純音が綺麗なサインカーブで表れる。生徒が音の強弱，高低を観察し，理解するには分かりやすい教具である。このことから，声や楽器などが，いくつかの純音が組み合わさってできていることを説明することができる。しかし，純音は綺麗なサインカーブなので，ともすると生徒たちは「音は横波である」と勘違いしてしまいがちである。この点に注意していくには，振幅と振動数について分かりやすく説明していく必要がある。 |
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※教科書「理科第１分野上」株式会社 新興出版社啓林館 P24より引用 |
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●クントの実験 |
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1866年，ドイツのクント（1839～1894）は，長さ１メートル，直径３～４センチメートルのガラス管（クント管）を水平に置き，その中にコルク砕片などの粉末を散布したものにピストンをつけた棒を挿入し，棒に振動を与えた。その結果粉末に生じる変化により，ガラス管内中の音速を測定した。 |
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下図はクントの実験を応用し，スピーカからの音を利用した装置（自作した装置）である。オシレータから一定の周波数を発信し，アンプで増幅して音を発生させる。管内に定常波が生じたとき，粗密になる部分を可視化することができる。オシレータからの音の高低，アンプによる音の強弱によって，オシロスコープとは異なった波形が見られる。また，管の長さによって，特定の周波数にだけ変化が見られることから，生徒は，その規則性に気づくことができる。 |
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基本振動 |
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３倍振動 |
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５倍振動 |
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次に，より簡易で生徒にもできるクントの実験を示す。演示する装置は，透明なアクリル管と小さな発泡スチロールの粒があればよい。（アクリル管と発泡スチロールの粒は東急ハンズで購入）生徒一人一人が体験し，体感することができるので，興味・関心をもって望むことができる。 |
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| 管の長さや径は異なるが，同じ５倍振動共鳴現象を見ることができる。 |
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アクリル管のかわりにペットボトルを利用することもできる。こちらは，簡単に手にはいるので，多くの生徒にチャレンジさせてみるとおもしろい。 |
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特定の周波数で声を出さないと，波形を見ることが出来ない。
なかなかうまくいかないが，生徒たちは積極的にチャレンジし，工夫する姿が見られる。
また，このような変化は，生徒の興味・関心を高めることができ，目を輝かせて学習する姿が見られる。 |
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