糸電話

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米国のマサチューセッツ州のTelephone Museum(テレフォン博物館)に展示されている品
1882年刊行のEl mundo físico(『物理の世界』)掲載の挿絵。

糸電話(いとでんわ)や針金電話(はりがねでんわ)(: tin can telephone)とは、音声ワイヤーなどの振動に変換して伝達し、再び音声に変換することによって音声で通信(離れた場所でのコミュニケーション)を行うための道具。英語の「tin can telephone ティン・キャン・テレフォン」は「ブリキ缶テレフォン」という意味。

もともと音声通信の手段として実験・検討されていた時代があり、振動を伝えるための物体も糸とは限らずワイヤーを用いたものもあり、たとえばロバート・フック(イギリスの自然哲学者・博物学者でアイザック・ニュートンの先輩・仲間・ライバル)によって1664~1665年に実験が行われていた。当時からワイヤーも用いられ、現在でもワイヤーが使われることがある。19世紀後半には、(19世紀なかばに実用化された電気を用いた高価な電話と並んで)この糸電話・針金電話の装置が、大人が使用する実用的な道具・装置で比較的安価な製品として販売されていた。その後、電気式のテレフォン(電話)のほうが特許切れで安価になり圧倒的に普及したので、その電話の陰に入ってしまい、実用的な道具としては消えていった。17世紀から現代にいたるまで、物理実験の道具や教材とすることが行われている。近年の日本では紙コップをつかって家庭で作り子供用の玩具とすることも広く行われている。

「電話」という語が含まれるが、telephone(離れた場所で会話する装置)の訳語であり、電気を使うわけではない。もともと「telephone」は、「音声通信」という意味で、「電気」という概念は不可欠なわけではないのだが、欧米から遅れて導入した日本の側で「電話」と電気を強調した用語を造語してそれを訳語として定着させておきながら、時代をさかのぼって糸やワイヤーを用いた「telephone」についても強引に「電話」という言葉を適用したものだから、電気を使わない道具にまで「電話」と呼ぶという奇妙な現象が日本語では起きてしまっている。

歴史[編集]

音声を用いた通信はさまざま試みられていたが、糸やワイヤーを用いて非電気的に音声通信をそのもっとも初期の実験は、イギリスの自然哲学者ロバート・フック1664年から1685年にかけておこなった、ぴんと張った針金を通して音を伝えるというものであった[1][2]。フックは1665年に出版した『顕微鏡図譜』の序文でこの実験を紹介している[3]。こうした伝声装置は、1667年にはすでに彼による発明として紹介されている[4]

金属缶の間を糸や針金で結び、遠くにいる人同士で話せるようにする「ブリキ缶電話」(tin can telephone)あるいは「ラバーズフォン」(lover's phone)というものも長年にわたり知られてきた。19世紀末には線を使って音響を物理的に遠方に届けるという音響通話装置(acoustic telephone)が一時的に欧米で盛んに販売された。アレクサンダー・グラハム・ベルによる、音声を電気信号に変えて電送するという「電話」が発明されて以後、遠方との通話需要が増大したが、電話発明以前からあるため電話の特許に抵触しない音響通話装置は、数百メートルからせいぜい数キロメートルの間の通話というニッチな需要にこたえて電話の競争者となった。ベルの特許が切れた後は多数の電話会社が誕生して激しい競争を行い、音響通話装置は競争に敗れて姿を消した[5]

近年のもの[編集]

19世紀でも音の正体を示すための実験の道具として糸電話・針金電話は使われていたが、現在に至るまで同様の目的で、つまりの正体が空気の振動であることを示す目的で、理科実験教材として使用されることがある。

米国では今でも缶を使って作ることが一般的である。

ワイヤーを使う国・地域もある。

(20世紀後半には紙コップという、ブリキ缶よりも加工がしやすくちょうど糸電話に使いやすいものが一般向けに販売されるようになり)日本の家庭では保有していることが増えたので、日本の一般家庭では(空き缶ではなく)紙コップを用いて子供の喜ばせるための玩具、子供でも簡単に自作できるおもちゃ、としても作られている。

近年の日本では一組の紙コップやプラスチップコップとによって作られる。適当な長さに切ったたこ糸の両端をそれぞれ紙コップの底に貼り付けたものが最も簡単な糸電話の一例である。糸がピンとはるように適度な張力をかけた上で、片方の紙コップに向かって音声を発すると、もう片方の紙コップからその音声が聞こえてくる。これは、空気の振動である音声が紙コップの底を振動させ、その振動が糸に伝わり、もう片方の端で再び紙コップの底を震わせて、最終的に空気を振動させるからである。

材質と音質の関係[編集]

糸電話・針金電話の音質を決定するのは、主に紙コップの底にあたる振動板の材質と、糸の材質である。

振動板

振動板は、薄く、軽く、しなやかで振動しやすいことと共に、張力をかけた糸を支えるだけの丈夫さを持たなければならない。また、糸とコップ底の連結部分には、ガラスビーズを結んでおくと、より一層、振動が伝わる。トレーシングペーパーなどは手に入りやすいものの中では優れた特性を持つといえる。

振動を伝えるワイヤーや糸

振動を伝える物体は、軽くしなやかで振動の損失が少ないものがよく、自然繊維では絹糸が最も良いとされる。また、ナイロンなどの化繊の使用も有効である。紙コップの筒の部分は音声をまとめ拡散しにくくする役割を持ち、口に当てやすい形状が求められるが、材質自体はあまり関係しない。強いて言うならば、硬く振動の損失の少ない材質が望ましい。

振動を伝達する物体として何を採用するかで、音の聞こえ方が違ってくる。

  • 針金(針金電話)- 針金を使うと、声が響いて聞こえる。
  • (糸電話) - 糸の材質で音質が異なる。糸に伸びる性質があると、音が減衰し、音量が小さくなる傾向がある。
  • 風船(風船電話) - 細長風船を使うと、振動している様子がよくわかる。曲げられるので、自分の声を聞くこともできる。
  • ばね(ばね電話)- ばねを使うと、エコーがかかったように聞こえる。[要出典]

なお、ゴムひもだと(対面式では)音が伝わらない[6]

縦波/横波の別と伝達経路の工夫[編集]

装置と装置を対面させて、間を直線的に繋いだ場合の概念図。この場合は縦波として伝わる。

対面する装置と装置を糸やワイヤーで一直線に結ぶと、経路の物体は縦波を伝えている[6]

送信側と受信側の間で伝わる時に生じる遅延をマイクロフォンやコンピュータを用いて測定することで経路上での伝達速度を計算したり、経路の物体の動きを顕微鏡で観察すると、縦波が伝わっているか横波が伝わっているか判断することができる[6]

なお、ゴムひもの場合、対面式では音が伝わらないのに、装置と装置を並べて、コップの底面に木片を挟んで(まるでギターのナット(上駒)やサドル(下駒)でギターの弦を支えるようにして)支える方式だと音が伝わり、この場合、横波と縦波が合成した波が伝わっており、ゴムひもの横波によって音が伝わっている、と推察できる[6]

なお装置と装置は、糸やワイヤーで直線的に結ばれていなければならないというわけではない。工夫次第で経路の途中を直角に曲げることもできる。

ギャラリー[編集]


ストリングラフィ[編集]

音楽家の水嶋一江が糸電話の原理を応用した「ストリングラフィ」という楽器を考案し、演奏活動を行っている。

脚注[編集]

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  1. ^ McVeigh, Daniel P. An Early History of the Telephone: 1664–1866: Robert Hooke's Acoustic Experiments and Acoustic Inventions, Columbia University website. Retrieved January 15, 2013. This work in turn cites:
    • Richard Waller and edited by R.T. Gunther. "The Postthumous Works of Robert Hooke, M.D., S.R.S. 1705. Reprinted in R.T. Gunther's "Early Science In Oxford", Vol. 6, p. 185, 25
  2. ^ Grigonis, Richard. A Telephone in 1665?, TMCNet Technews website, December 29, 2008.
  3. ^ Preface to Micrographia (1665) «I have, by the help of a distended wire, propagated the sound to a very considerable distance in an instant». Micrographia - Extracts From The Preface
  4. ^ Giles, Arthur (editor). County Directory of Scotland (for 1901-1904): Twelfth Issue: Telephone (Scottish Post Office Directories), Edinburgh: R. Grant & Son, 1902, p. 28.
  5. ^ Jacobs, Bill. Acoustic Telephones, TelefoonMuseum.com website. Retrieved January 15, 2013. This article in turn cites:
    • Kolger, Jon. "Mechanical or String Telephones", ATCA Newsletter, June 1986; and
    • "Lancaster, Pennsylvania Agricultural Almanac for the Year 1879: How to Construct a Farmer's Telephone", John Bater's Sons.; and
    • "Telephone Experiences of Harry J. Curl as told by him to E. T. Mahood, During the summer of 1933 at Kansas City, Missouri: First Telephone Experience."
  6. ^ a b c d 愛知物理サークル(愛知県の高校の物理教師の集まり)「糸電話における音の伝わり方」

参考文献[編集]

  • 左巻健男・野村治 編著 『新しい理科の教科書 小学3年―親子でひらく科学のとびら』 文一総合出版、2004年、179-182頁、ISBN 4-8299-0189-6。
  • 山田善春 「細長風船で楽器や電話をつくる」『ガリレオ工房の身近な道具で大実験 第2集』 滝川洋二・吉村利明 編著、大月書店、1999年、76-79頁、ISBN 4-272-61077-5。

関連項目[編集]