4.色と光の関係

子供の頃の理科の時間を思い出します。
空が青く見えること、夕焼けが赤いこと、虹が出る理由、シャボン玉の色などを説明できるようになります。

【可視光線】
380nm～780nm
《メモ》
■可視光線より長い波長
・赤外線
・電波（マイクロ、テレビ、ラジオ）
■可視光線より低い波長
・X線
・ガンマ線

【可視光線の波長と色】
短波長（約400～500nm）
■紫→約400nm
■青→約480nm
中波長（約500～600nm）
■緑→約520nm
■黄→約580nm
長は超（約600～700nm）
■赤→約680nm

【分光分布】
光の波長全体で、各波長がどのような量のエネルギーを持っているかを表したもの
－例－－－－－－－－－－－－－－
太陽光の分光分布と
白熱電球の分光分布は異なる
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【リンゴの色】
リンゴという物体自体には色がない
様々な波長を含んだ光がリンゴに当たる
↓
短波長と中波長に光はリンゴの内部に吸収される
長波長の赤い光だけがリンゴの表面で反射される
↓
このリンゴは赤いと感じる

【分光反射率】
入射光に対する反射光の割合
グラフに示したものを分光反射率曲線という
おおよそどんな色か判断できる

【インキ】
顔料が展色剤（ビヒクル）の中に分散されている物質

【印刷（インキ色黄の例）】
インキが黄色い＝吸収と反射が繰り返し行われた結果である

光がインキに当たる
↓
表面で一部が反射される
↓
一部がインキ内部に潜る
潜る際、屈折で光の方向が変わる
↓
内部の光は顔料に当たり、顔料の表面で一部が反射される
残りが顔料の内部に入る
↓
顔料の内部に入った光は
短波長の成分が吸収される
残りの光は顔料から出て別の顔料の表面や紙の表面で反射されインキの外に出る
（上記を繰り返す）

【光の屈折】
境界面で光の進む方向が変化すること
－例－－－－－－－－－－－－－－
虹
→水滴を通った光が分光される
－－－－－－－－－－－－－－－－
■赤→屈折率が小さく曲がりにくい
■紫、青→屈折率が大きく曲がりやすい

【光の散乱（さんらん）】
太陽の光が大気中の水蒸気やチリなどに当たり、光の方向が散らされること
短波長の光は散乱しやすい
－例－－－－－－－－－－－－－－
空の青さ
夕焼けの空の色
雲の白さ
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【レイリー散乱】
粒子の大きさが光の波長より小さいとき
波長で大きく異なる散乱
■青空→短波長の青や紫の光が多く散乱する→その色を見ている為
■夕焼け→距離が長くなる為、短波長の光が散乱し、残った長波長の色を見ている為

【ミー散乱】
粒子の大きさが光の波長より大きいとき
散乱の程度が波長の長短に関係ない散乱
■雲の白さ→すべての波長が一様に散乱する為、白（すべての波長がふくまれた色）に見える

【光の回折（かいせつ）】
光の方向が変わる現象
－例－－－－－－－－－－－－－－
太陽の環（わ）
→大気中の水滴や氷晶によって光の方向が変わることで起こる現象
御来迎
ブロッケンの妖怪
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《メモ》
光は物の知覚を通過するときに進行方向が曲がる
回折した光の一部は物の背後に回り込む
長波長の光ほど回り込みやすい
→赤は青よりも外側に見える
《ひとりごと》
ネットで検索すると、光の回折ではなく散乱の為との記述が多くみられるのでもう少し掘り下げてみようと思う。

【光の干渉】
光の一部が反射し、残りが中に入り屈折した後に反対側の面で反射
→光の波の山と谷の位置関係がずれて、打ち消しあったり強めあったりすることで生じる現象
－例－－－－－－－－－－－－－－
シャボン玉
CD表面の虹色
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２つの波の位相が合うと波の高さが増幅され強い光を作る
位相がずれると互いに打消し合い、色がつかない

【自然光源】
－例－－－－－－－－－－－－－－
太陽
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【人工光源】
人工的に作られた光源

■熱放射
熱せられた物質が光を発する
－例－－－－－－－－－－－－－－
白熱電球
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■ルミネセンス
ガラス管に閉じ込めた気体に電圧をかけることで気体が反応して光を発する
－例－－－－－－－－－－－－－－
蛍光灯（低圧ガス放電）
トンネル→低圧ナトリウムランプ（低圧ガス放電）
体育館→高圧ナトリウムランプ（高圧ガス放電）
LED（半導体物質に電圧をかける）
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【光の色】
色温度（K：ケルビン）で示す
光の色を物理的な数字で表したもの
－例－－－－－－－－－－－－－－
色温度の高い光（7000K以上）→青みの光
標準的な昼光（5000K）→標準的
色温度の低い光（3000K以下）→赤みの色
電球色は2800K
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【演色性】
光源が色の見えに与える効果