波長のイメージ

質問

波長の長さのイメージが掴めません。赤、黄（340nm)が短くて、青、紫(600nm)が長い。よくわかりません。

回答No.15

SortaNerd

No4です。
>No2さん
「回折で」と書かれていた時点で"ありえねぇ"と思い全文否定してしまいました。散乱と勘違いされていたのならその他の説明はうなづけます。
それと、実際私は視認距離100m程度の信号しか思い浮かんでいませんでしたね。その点は認めます。
>No8さん
いえ、単に明所視の視感度特性のことを言っていました。確かに最大は緑でしたね。赤が最大というのはどうも危険色か何かと混同してしまっていたようです。
ちなみに私は気にしていませんよ。人の回答が間違っていたら直してやるべきですし、何か考えがあったにせよ実際と違う書き方は質問者にとってわかりにくいものだと思いますから。
もちろん気分を害する人もいるでしょうが正しい知識を与えることの方が大事だと私は思います。

…と皆さんの回答を見ていていい覚え方を思いつきました。

朝/夕焼けは低い入射角で大気をかすめてくるため大気中を進む距離が長い。
長い距離を進んでも空気中の微粒子によって進路を乱されにくいのは波長の長い赤い光。
よって夕焼けの太陽は赤く見える。

昼の太陽は大気に垂直に近く入射するのであまり散乱されず色はほぼ白。
空は太陽の光が空気中の微粒子で散乱して、照らされる。(月のように空気がなければ昼の空は暗い)
散乱するのは波長の短い青い光。
よって昼空は青い。
(正確に言うと青より紫側の方がもっと強いが人間の目は紫は感知されづらいので)

と考えれば青が短波長、赤が長波長ということが覚えられるのではないでしょうか。

No10さんのURL、書き方が間違っていたようですね。直して書いておきます。
2つ以上のURLは半角カンマ「,」で区切るときちんと表示されますよ。

参考URL：

http://www.nanonet.go.jp/japanese/kids/k-make/bubble-t.html,http://asaitou-web.hp.infoseek.co.jp/r2001/0806/

回答No.14

paddler

No.8＆No.11・12の回答者です。
No.13を読ませていただいて、少し反省しております。

> ご指摘ありがとうございます。

こちらこそすみませんでした、私の書き方は非常に大人げなかったですね。

> 色と波長の対応を覚えるためだけの漫画的な記憶法なのです。
> 「波長の長さのイメージ」とは直接結びつけるのが難しくなりますね。
> ．．．さらに複雑な話になります。

そうなんですよね。大切なのは、「ご質問された方の理解を助けるために」ということなのに。

私は細部にこだわりすぎていますね。

ご質問された方、回答された方、混乱＆気分を害されたとしたら大変申し訳ありませんでした。

回答No.13

arma15

ANo.7の回答者です。

ANo.8の回答者さんのおっしゃるように、私の回答は単純にするために
かなり不正確な書き方をしていますね。
質問者さんには誤解をなさってしまったようでしたら、申し訳ありません。

実はこれは高校生のときの私が考え出した、色と波長の対応を覚えるためだけの
漫画的な記憶法なのです。
正確に近い記述にするとANo.8の回答者さんがANo.11で説明してくださった
ように色々な条件が関わって来る現象で、「波長の長さのイメージ」とは
直接結びつけるのが難しくなりますね。
（しかも実は日焼けは紫外線によるダメージではなく、紫外線の透過を
妨げるための人間の防御機構であるようなので、さらに複雑な話になります。）

ご指摘ありがとうございます。

回答No.12

paddler

また言葉が足りないといけないので、もう少し追記しておきます。

下記No.10の回答中での（２）ですが、（最大限書かれていないことまで拡大解釈して読んだとして）もしNo.4さんが「単に赤い光の方が同じ明るさ－のランプを使用して色を持つ光を作った場合－でも強く感じる」という意味でおっしゃっているとするならば、それはきっと「正しい」です。最近のLEDなどと違って、昔使われていた信号の光源は白色光源でかつ色温度が低いので、エネルギー的には「赤」の光を取り出すのが最も効率が高いですから。

それと私のPCだけで余計なことかもしれませんが、No.10さんの書いていただいているURLは開けませんでした。

回答No.11

paddler

No.8の回答者です。言葉が足りなかったようで申し訳ありません。なお、「信号の赤＝危険の意味付け」とかは関係ありません。純粋に光の物理的な性質（目の感度の話はありますが）のみに関する議論です。

（１）No.2さんの回答で「不正確な点」
　　「波長が長いと“回折”で障害物を曲がり込んで行けますので遠くまで届きます。」の部分です。確認ですが、これは「散乱」ではなく、書かれている通り一般に言うところの「回折」についておっしゃっているのですね？
　　光が日常の世界で「回折による障害物からの回り込み」で「本来見えない方向なのに見える」現象はほとんどありません（実験や工業用途ではもちろん沢山ありますが）。海の波であれば、防波堤の内側に波が回り込む様子などいとも簡単に観測できますが、大気中を伝わる光が、途中にある光の波長オーダーor以下のすきまを抜けて、元の直進方向でない本来見えない方向で見えるようになる、という具体的現象をご存じでしょうか？　特に「信号の見え方」を考える際に「信号」と「目」の間の経路にこのような障害物（たとえば板に小さな穴が開いているとか）があって、このような現象が関係する、ということは考えられないですよね？　もっと言えば、回折光は一般に元の直進方向から外れた方向へ進みます（散乱と同じように）。これでは、信号から出た光が目に届きやすい訳はありませんよね？
　　「赤が到達しやすい」ことにつながるのは、No.2さんが最後に書かれている「夕日の原理」に関わる「散乱現象」です。「散乱」においては色んなケースで散乱強度に波長依存性が見られます。窒素・酸素分子の大きさで生じているRayleigh散乱では、波長の逆４乗に比例します。これが青空・夕日の担い手です。もっと散乱粒子が大きくなるとMie散乱（狭義の）領域となり、波長にほとんど依存しなくなります（だから雲は白い）。ただ、このMie散乱領域に近いところでも波長のもっと長い光をもってくれば同じ粒子に対しても波長＜＜粒径の関係がくずれてくるので、「赤」でも長波長寄りの光や近赤外光を使えば、短波長の光より散乱されにくくなります。散乱されにくければ遠くに届きやすくなります。
　　No.2さんが本来おっしゃりたかったのは、実は「回折」ではなく、この「散乱現象の波長依存性」ですね？　そして「障害物」とされているものは、大気中の水分や微小なチリ・煙の類を指しておられるのですよね？　くどいようですが、「雪や雨、霧のなかでもよく見える」のは「回折しやすい」効果ではなく「散乱されにくい」効果による、が正しいということです。信号の場合は、人間の目に「前方散乱光」がきちんと届くことが必要なのです。

（２）No.4さんの「不正確」な点
　　「単に赤い光の方が同じ明るさでも強く感じる」とされていますが、これは人間の視感度特性のことをおっしゃっているのですよね？　人間の目の場合、少なくとも明順応では、最も視感度の高いのは緑近辺ではなかったですか？　ですから、「単に」人間の目に感じる明るさで「赤」を選んだのではないはずです。人間の視感度については下記URLにおいて「明所視の最大視感度は555nm」などと記載されています。
http://jisui.euu.jp/sonot/color/COLOR/color_1.htm
http://www.tmd.ac.jp/med/phy1/ptext/vis_ret.html

（３）No.7さんの「不正確」な点
　　「エネルギー」という言葉の使い方があいまいです。日焼けにしろ、熱を感じることにしても、きちんと考えれば、人間の皮膚が受け取る総エネルギー量は、

　　その波長のフォトン1個が持つエネルギー×総フォトン数×皮膚なりがその波長の光をどれだけ吸収するか

で決まります。もちろん、さらにその先で「受け取ったエネルギーがどんな作用に変わるか（化学変化／熱など）」がある訳ですが。それが、いきなり「ある波長の"光"のエネルギー」という形で説明されているので、これは誤解される恐れがある、と思った次第です。

回答No.10

space-alien

シャボン玉の回答をしたものです。
　わかりやすく解説したＵＲＬを見つけました。
　参考にしてください。

参考URL：

http://www.nanonet.go.jp/japanese/kids/k-make/bubble-t.html　　http://asaitou-web.hp.infoseek.co.jp/r2001/0806/

回答No.9

hellotoear

＃２です。私の説明の中の「信号で、危険を知らせるほうに波長の長い赤の光を使い…」という点について＃４や＃８の方は間違いだとか、不正確だとかおっしゃっていましが何を根拠に言われているのでしょうか。

赤は心理的に刺激して警戒感を与えるだの、強く感じる（コントラスト？）だのは承知の上で、波長に絡む分かり易い話として紹介しました。

信号とはたった100m程度の視認距離の交通信号しか思い浮かんでいるのではないですか。雪や雨、霧でも遠くまで見通せないといけない鉄道などの信号は思い浮かばないのでしょうね。

関係するURLを添付します。

http://www.ocular.net/jiten/jiten017.htm
“Ｑ．信号の赤，黄，緑の色はなぜ決まったのですか”を参照
「…信号機で波長の長い色を用いることで遠くからでも信号がよく目につくように決められています。」（抜粋）

http://www.westjr.co.jp/news/bsignal/02_vol_24/cont_5.html
“色灯式信号機の誕生”を参照。
赤色が注意を喚起するためではなく、見やすいために採用されたと説明しています。
「ちなみに「進め」を示す色は当初、遠方から一番見えやすいという理由から白が使われており、二番目に見えやすい赤を「止まれ」、三番目の青を「注意」としていた。しかし、赤や青の色ガラスが壊れる事態が生じたり、白信号が雪や街の明かりに紛れやすく危険であったことから、現代の青、黄、赤の配色に定着したのである。」（抜粋）

参考URL：

http://www.ocular.net/jiten/jiten017.htm

回答No.8

paddler

一言で言えば、No.4さんが冒頭で書かれている通り、人間が認識する「光の色」と「波長の長さ」の間にイメージ的関連を持たせて説明することは難しいように思います。

（同じ回答者でありながら、他の方の既回答をあれやこれや言うのはスマートなことではなく、マナー的に？と自分でも思うのですが敢えて、）

私が見る限り、無理にこじつけようとするあまり（？）のように見えるのですが、これまでの回答者さんの答えを、良い・分かりやすい説明になっているかどうかではなく、正しいことのみを答えていて間違っている（or怪しい）ことを言っていないかどうかで見ていくと、

"正しいことのみ"書かれているのは、No.1さんとNO.5さんだけです。

注意を要するのは、

No.2さんの「赤色を信号に使う」説明、No.3さんはほとんど正しいのですが「可視光の1波長の長さは電子顕微鏡でしか見えないサイズ」の部分（光学顕微鏡の最高解像度は少なくとも１波長よりは良い）、No.4さんの「単に赤い光の方が同じ明るさでも強く感じるから」（それは最大の理由ではない）、No.7さんの「光のエネルギーの大小と人間の感受性の説明」（波長によるエネルギーだけでなく吸収係数が大きく関与）、の部分については説明として不正確です。
また、No.6さんの「薄くなり割れる瞬間は、青や紫色（最後は、透明）になる場合が多い」も、割れるときですら、シャボン玉の膜厚はまだ干渉色が膜厚と１対１対応するほど薄い（約１波長以下≒数百nm）領域にはないのではないでしょうか？

回答No.7

arma15

私もANo.4の方同様、波長を直接イメージで掴むのは無理だと思います。
覚えるしかありません。

というのも、もともと世界には光があって、たまたま人間の目には
その光の一部が今私たちが目にするように見えているだけだからです。
私たちが目に感じ取れる光の一部の、さらにその一部を目に入れたとき
受け取る感覚に、人間は赤、緑、青などの勝手な呼び名を付けただけ
なのです。
勝手につけた呼び名ですから、覚えようとしなければイメージとは
結びつきません。

もし色と波長の対応を覚えるための手助けになるイメージが欲しいと
言うのであれば、波長ではなくエネルギーで覚えたほうが良いかもしれません。
波長の逆数がエネルギーに比例しますから、つまり波長が短ければ
エネルギーは高く、波長が長ければエネルギーの低い光ということになります。
私たちは紫外線を肌に受けると、紫外線のエネルギーに痛めつけられて
日焼けします。
一方、赤外線を肌に受けると、赤外線のエネルギーにほんのり温められます。
エネルギーの高い光が紫外線、エネルギーの低い光が赤外線。
つまり紫に近い色がエネルギーが高く（波長が短く）、赤に近い色がエネルギー
が低い（波長が短い）という覚え方です。

紫から次第に赤色へと変化する色の順はまた別に覚える必要があるのですが。
赤橙黄緑青藍紫（せきとうおうりょくせいらんし）などと言うように
口ずさんで覚えたりしました。

回答No.6

space-alien

イメージは、シャボン玉がわかりやすいと思います。

　シャボン玉の色は、シャボン玉の厚さの表面と底面で光が反射し、これが干渉して発色します。ナノ単位の感覚が目でわかると思います。

　シャボン玉のできたて（シャボン膜がある程度厚いので、表面と底面での反射による干渉波は長い）は、赤色（波長が長い）に見えますが、シャボン液が蒸発などで薄くなり割れる瞬間は、青や紫色（最後は、透明）になる場合が多いことで、想像できます。

　もちろん、完全に「赤・・黄色、青、紫」と変化するわけではありませんが、大雑把に見れば、この傾向で変化していると僕は思います。