～その疑問、解決します～
学習お助けＱ＆Ａ

理科【生物】

植物

顕微鏡の倍率と、見える範囲との関係がよくわかりません。たとえば、倍率が100倍から400倍になるとき、見える範囲はなぜ$\dfrac{1}{16}$になるのですか？

顕微鏡の倍率は、長さの倍率で表されています。たとえば、100倍→400倍と倍率が4倍になると、1㎝の長さに見えていたものが4㎝に見えるようになります。
縦も横も4倍になると、面積は4［倍］× 4［倍］＝ 16［倍］ となりますね。

次に見える範囲を考えてみましょう。
100倍で見ていたときには、左下図の範囲全体が見えていたのに、400倍になると、真ん中の塗りつぶした部分（全体の$\dfrac{1}{16}$の面積）しか見えなくなる、ということになります。

このように、見える長さが4倍になれば、見える面積は16倍になり、顕微鏡で見える範囲は$\dfrac{1}{16}$になるのです。
まとめると、

・倍率が2倍になれば、
面積は4倍になり、見える範囲は$\dfrac{1}{4}$

・倍率が3倍になれば、
面積は9倍になり、見える範囲は$\dfrac{1}{9}$

・倍率が4倍になれば、
面積は16倍になり、見える範囲は$\dfrac{1}{16}$

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となります。これらは暗記するのではなく、仕組みを覚えて計算できるようにしておくとよいですよ。

なぜ接眼レンズから取りつけるのですか？

接眼レンズを取りつけてから対物レンズを取りつけるのは、鏡筒内にゴミやほこりが入らないようにするためです。
接眼レンズが上からかぶさっていない状態で、下側に対物レンズをつけると、上からゴミなどが落ちてきたときに鏡筒に入り、対物レンズに付着してしまいます。
同じ理由で、取りはずすときは対物レンズ、接眼レンズの順にはずしていきますよ。

双眼実体顕微鏡は、なぜ片目ずつピントを合わせるのですか？

双眼実体顕微鏡は両目を使って観察ができるように工夫された顕微鏡で、ふつうの顕微鏡に比べ、立体的で、遠近もはっきりした像が見えます。しかし、人間の目の見え方は両目でまったく同じではないことが多く、さらに個人差もあるため、立体感のある像を両目ではっきりと見えるようにするためには微調整が必要なのです。そのためについているのが「調節ねじ」「視度調節リング」といった機能です。

まず片目だけでのぞきながら、「調節ねじ」で見たいものにピントを合わせます。そうやって、いったん片目で見たときにピントが合う状態にしたうえで、「視度調節リング」で、もう片方の目だけで見たときのピントを合わせます。これで両目で見たときにもピントがきちんと合うようになるのです。

このように、片方ずつの目でピントを合わせさえすれば、本来は左右どちらからでもかまわないのですが、多くの双眼実体顕微鏡は「視度調節リング」が左目の側についているため、右目からピントを合わせるのが一般的です。左目から先にピントを合わせてしまうと、右目には「視度調節リング」がついていないため、後から右目のピントを合わせることができなくなってしまいます。

「片目ずつピントを合わせなくてもよく見える」という人も多いかもしれません。しかし、自分では感じないような左右差もあるので、片目ずつしっかりピントを合わせておいたほうが目をあまり疲れさせずに立体的な像を見続けることができます。片目ずつピントを合わせるという手順はぜひ押さえておきましょう。

反射鏡としぼりの違いは何ですか？

顕微鏡などについている「しぼり」は、目の虹彩(こうさい)と同じはたらきをしていて、視野に入る光の量を調節します。レンズを移動させてピントを合わせるのと同時に、光の量を調節することによっても、試料の像を見えやすくすることができるのです。

試料が厚い場合、しぼりをせまくすると表面の像と内部の像が重なり合って見えてしまい、一見はっきり見えますが不明瞭な像になります（焦点深度が深くなる、といいます）。よって、観察したい部分がもっともよく見えるようにしぼりを開きぎみにします。
逆に試料が薄いときには、ピントの合う範囲をせまくした（焦点深度を浅くする）方がいいので、しぼりをせまくしながらはっきり見えるポイントを探すことになります。 実際に顕微鏡で観察してみると、微妙な光の量の違いで見え方はすごく違ってくるのがわかりますよ。

「反射鏡」は、小さな鏡で、方向を自由に変えられるようにとりつけてあります。日光などを反射させて試料（プレパラート）にあたるように、角度を変えて使います。反射鏡は視野を明るくしますが、像が明瞭に見えるかどうかには関係しません。

やくと花粉のうの違いは何ですか？

「やく」と「花粉のう」は、被子植物の花の部位か、裸子植物の花の部位かということだけで、花粉をためるという役割は同じと考えてかまいません。

「花粉のう」には、「花粉をためるふくろ」という意味があります。裸子植物・被子植物のどちらも、花粉はふくろのような構造の中にためられていますが、花のつくりがより発達している被子植物では、ふくろがいくつか集まったようなさらに複雑な構造をしているため、被子植物の花粉のうにあたる部位は特別に「やく」と名付けられています。

同じ役割の部位であっても、被子植物では「やく」、裸子植物では「花粉のう」と使い分けるように注意しましょう。

オオカナダモを使った光合成の実験で、なぜわざわざ青色のBTB溶液を使用して息を吹き込むのかがわかりません。はじめから緑色のBTB溶液ではダメなのですか？

まず、BTB溶液について確認しましょう。
BTB溶液は、ブロモチモールブルー（頭文字をならべてBTBといいます）という色素の水溶液で、酸性で黄色、中性で緑色、アルカリ性で青色を示し、水溶液の性質を調べるのによく使われます。
BTB溶液は、BTBの結晶をエタノールに溶かし、水を加えることによって作られます。通常、BTB溶液は緑色（中性）に調整されていますが、光合成の実験では、あらかじめ「わざと」青色にしたBTB溶液が使われることがあります。

オオカナダモを使った実験で知りたいことは、光合成が行われると、溶液中の二酸化炭素が使われる、ということです。二酸化炭素の溶液は酸性に傾きますが、二酸化炭素が含まれない水は中性なので、はじめからBTB溶液が緑色（中性）の水では、二酸化炭素がゼロになるまで減ったとしてもBTB溶液は緑色のままで、変化が見られないのです。実際には、オオカナダモは呼吸もして、二酸化炭素を増加させているので、その分が光合成に使われますが、いずれにしてもBTB溶液は緑色のままです。
ですから、あらかじめ、BTB溶液をアルカリ性にし、二酸化炭素を吹き込んで酸性にすることで、BTB溶液が緑色でありながら、水中の二酸化炭素が豊富な状態にしておきます。光合成によって二酸化炭素が減少するとアルカリ性にもどり、BTB溶液が青色に変化するので、光合成に二酸化炭素が使われることをはっきりさせることができるわけですね。

酢酸カーミン溶液と酢酸オルセイン溶液の違いはありますか？

これらの染色液はどちらも、成分の中の酢酸によって細胞のはたらきを止め、色素で核に色をつけて、観察しやすくするものです。
違いは、使われている色素だけです。カーミンという色素は赤色、オルセインという色素は赤紫色をしています。