赤外線式のリモコンは、人の目には見えない赤外線を使って信号を送ります。ボタンを押して先端が明るく見えなくても、それだけでは故障とは言えません。一方、カメラ越しに光が見えたとしても、テレビへ正しい指示が届いたことまで確認できたわけではありません。
「出ている」「途中を通る」「受け取る」「意味を読み取る」。リモコンの動作をこの四段階に分けると、実験結果を言い過ぎずに説明できます。なお、すべてのリモコンが赤外線式ではありません。無線通信を使うものなどもあり、機器の方式を先に確かめます。
カメラと目は、同じものを見ていない
カメラの撮像素子には赤外線に反応するものがあり、対応するカメラでは送信部を映すことで発光を確かめられる場合があります。ただし、赤外線を抑えるフィルターや機種の違いがあるため、どのカメラでも同じように映るとは限りません。映らなかった結果だけで、リモコンの発光がないと断定しないようにします。
見えるかどうかの基準は、使った検出器に依存します。耳で聞こえない超音波にも同じ発想がありますが、赤外線は音ではなく電磁波の一種です。「人に感じられないもの」という共通点から、伝わる仕組みまで同じにしてはいけません。
信号は、ただ明るくすれば伝わるとは限らない
赤外線の出し方には、機器へ指示を伝えるための時間的なパターンが含まれています。同じように発光して見えても、その機器が受け取る方式や指示と合わなければ、期待した動作にはなりません。カメラで光点が見えることは送信部の動作を調べる手掛かりであり、通信全体の成功の証明ではないのです。
実験では、電池の状態、リモコンの向き、受光部までの距離、障害物、対象機器の設定を分けます。いくつも一度に変えて動くようになった場合、どの変更が効いたのかを一つに決めることはできません。うまく動く基準条件を作り、一項目ずつ比べると考えやすくなります。
例題1：光っているのに動かない
同じ赤外線式リモコンを、対応するテレビに向けたときは動作しました。次に送信部と受光部の間へ板を置くと動作せず、板を外すと再び動作しました。電池・距離・向き・テレビの設定は同じです。この結果から最も直接言えることは何ですか。
答え・解説： この配置で板を置くことが、動作しなくなることに関係したと言えます。板が信号の伝達を妨げたという説明を支持します。ただし、すべての板やすべての向きで同じになる、とは言えません。板の材質や厚さを変えた実験は行っていないからです。
色が透明に見える材料でも、赤外線への通しやすさが可視光と同じとは限りません。反対に、目では不透明でも別の波長を通す場合があります。見た目を原因の証拠にするのではなく、対象の光で確かめた記録を使います。
例題2：10回のうち何回届いたか
同じ条件で10回ずつボタンを押し、機器が動作した回数を調べました。正面では10回、斜めでは4回、正面へ戻すと10回でした。斜めの成功割合はいくらですか。「斜めにすると信号の強さが40％になった」と言えますか。
答え・解説： 動作した割合は4÷10＝40％です。ただし、信号の強さを測った実験ではないので、強さが40％とは言えません。回数の割合と、光の強さという別の量を混ぜないようにします。
実際には押し方、周囲の光、受光部の向きなどでも結果が変わり得ます。4回だけを見て今後も必ず40％で動くと予告するのも、観察を広げ過ぎています。回数を増やして繰り返すことや、角度を測って残すことが、追加の確認になります。
往復する実験と片道の実験を区別する
普通の赤外線リモコンで指示を送る説明は、送信部から受光部への片道の道筋です。反射して戻る時間で距離を調べる装置の話を、そのまま持ち込んで2で割る計算はしません。何が出て、どこで検出されたかを見てから、必要な道筋を描きます。
距離が遠くなって動かなくなる場合も、その境目は機器や環境によって変わります。特定の実験で得た距離を、赤外線そのものがそこで止まる距離として覚えないでください。検出できるだけの条件が満たされたか、という見方が必要です。
光の色とフィルターでは波長による違いを、コウモリの音と往復時間では伝達の道を考えています。見えた結果と、そこから言えることを一段ずつつなぎましょう。
リモコンをカメラへ向ける確認では、正常に発光すると分かっている別の赤外線リモコンを同じカメラで映すと、検出する側の確認もできます。基準のリモコンまで映らないなら、調べたいリモコンの故障と決める前に、カメラがこの確認に使えるかを疑います。逆に基準だけが映っても、電池の入れ方など送信側の複数の条件は残ります。「見えない」という結果に対して、出ていない場合と、検出できない場合を分けることが、理科の測定にもつながります。