二枚の遮光カーテンで出きる模様はモアレか光の干渉か教えてください

質問

どこのメーカかわかりませんが裏地が少し銀色で表は普通の色をした布で作った遮光カーテンがあります。裏から見ると光の反射率が高く部屋の中が見えにくく太陽の熱線を防ぐ効果もあるそうです。私の部屋に使っていますが今日偶然二枚重なっているところに陽が差し込んで大変美しいモアレ模様（この言葉も正確かどうか判りませんが）が現れました。風が吹くとその模様が変化しその動きに驚かされました。カーテンの生地の厚みは手で触った感じでは数10から１００ミクロンくらいで立て糸横糸は多分５０～６０ミクロンです。矩形の穴が開いてメッシュ状になっています。矩形の穴の大きさは１００～２００ミクロン位と思われます。二枚のカーテンを離すと模様は消えてしまいます。10ミリから30ミリくらい離したときが最も美しく見えました。そこで質問させてください。
（１）モアレをネットで調べると二枚の細かい周期構造のものを重ねると現れ、とくに光の干渉とは関係ないように書いてありましたが、離したカーテンで見えたときでもそうなのですか。

　（２）縞の周期は約20ミリから外へ行くとだんだん小さくなり
　　　　0.1ミリ位まで見えました。これは光の干渉ではないのですか。

　（３）ニュートンリングとは全く別物なのでしょうか。
　　　　（光学系レンズで作った模様よりゆがんでいますがずっと簡単で高次まで見えたようで驚きました。）

　（４）何重にも見えるリング状の模様は直射日光でなくても普通の
　　　　昼間の光でも同様であることが判りました。干渉性のレーザー光でもないのに美しいリングが見える仕組みを教えてください。

　　（５）もし光の干渉であるとすれば自然光の干渉長さ（コヒーレント長さと言うのですか）はどれくらいでそれとモアレらしき模様とはどんな関係にあるのか知りたいのです。
よろしくお願いします。

回答No.1

ht1914 · ベストアンサー

波の干渉を「２つの波が重なり合ったときにその位相の関係で強め合ったり弱め合ったりする現象」と理解するとモアレは干渉です。だから干渉現象の説明にモアレが使われることになります。波の重ね合わせの説明、水波の干渉の説明で使われている図はモアレと同じものです。モアレ模様は干渉パターンといっても良いものです。ただモアレの場合、干渉の元になる波長（繰り返しの周期）は巨視的です。光の波長はもっと小さいです。

カーテンで見ることが出来る模様には光の干渉によるものが混ざっている可能性もあります。それは生地の小さな穴を通ってきた光の回折・干渉です。カーテンの生地自体が回折格子の役割を果たします。光が分散して虹のように色が付くこともあります。（普通の回折格子には細かい平行線が引いてあります。カーテンは光の通る穴が平面で２次元的に並んでいます。この様な場合、点光源からの光を見ると円状の縞模様になって見えるだろうと思います。これはちょっと自信がないです。）
回折・干渉は自然光でも起こることです。レーザーでないといけないというのではありません。ニュートンリングは自然光でも見ることが出来ます。ただ光の分散が生じます。（ニュートンの時代でもホイヘンスの時代でもレーザーはまだありませんでした。）
多分光の回折・干渉とカーテンの織りによるモアレと２つが合わさったものが見えていると思います。ただ２つは元になる波の波長が異なります。

モアレは干渉模様の一つですので干渉現象を理解するときのモデルとして利用すると便利です。重ね合わせる波の片方を少し動かすと干渉模様は大きく動くというのがモアレを使うと理解できます。マイケルソン・モーレーの実験で光の速度の変化を調べようとしたときの観測の原理にはこのことが使われています。わずかに異なる光の速度を正確に測るのは難しいですがその僅かな変化を干渉模様の動きから知るのはやさしいのです。

お礼

別の角度からのご意見もお聞きしたかったのですが随分時間がたってしまいました。もう一度私の疑問点を整理して再度質問させて頂きます。
お礼が遅れて大変申し訳ありませんでした。ありがとうございました。

補足

経験者の方からご回答いただき大変嬉しく思っています。ありがとうございました。写真を質問の中にはめ込むことが出来ればもっとうまく伝えられたのですが言葉で説明するのは難しいですね。モアレという言葉さえ知らなかったので大変勉強になりました。殆どの部分はご回答いただき私なりに理解できたと思っています。　ところでご指摘のように確かに円状の縞模様になって見えます。それが結構大きい円から始まり細かな（0.1ミリ以下ぐらい）縞模様まで連続的に見えたので驚いたのです。＞ただ光の分散が生じます＜　分散がありかつ有限なコヒーレントー長しか持たない自然光なのに全体として20センチメートルぐらいの縞模様が現れたのです。私の頭の中を整理するとレーザーと自然光を無意識のうちに比較していて”無色（白色光）の縞模様が分散もコヒーレント長も感じない位、立派な縞模様が出来てもおかしくないんだよ”と説明してほしいことが判明しました（笑）。もしかしたら光路長差を使わない干渉なのですか？　2枚のカーテンを30ミリ位離すとき最も条件が良いようです。晴れていても曇っていてもあまり変わらないことを付け加えさせていただきます。どうかよろしくご教授お願いします。