光の色、虹について

質問

(1)光に色がつくのはなぜですか？
(2)太陽光のような白色はなぜ白色なのですか？
(3)虹はどんな時に出るのですか？

以上の3つの質問についておしえて下さい。バラでも構いませんので、よろしくお願いします。

回答No.4

ticky · ベストアンサー

こんにちは。

「光」というのは、実は"電波"の一種で、正体は、波なんです。(何の波かというと、電気と磁気の波です)
で、その波がどれだけ細かいかで、電波の種類が決まります。

例えば、ラジオの電波は、結構波と波の間が開いています。
電子レンジや、携帯の電波は、それよりももっと細かく、波と波の間が狭いです。

こういう電波を、もっと細かい波にすると、目に見えるようになります。

虹の七色は、赤、橙(だいだい)、黄、緑、青、藍、紫の順番です。(本当ははっきり分かれていなくて、あいだの色もたくさんありますけどね)
この七色で、右のほうに行くほど、波が細かく、左に行くほど、波の間隔が大きいです。
つまり、目に見える光では、赤が一番波と波の間隔が広くて、紫が一番細かい波の光なのです。

人間の目には、赤から紫までしか見えません。
赤よりももっと、波の間隔が広いと、人間の目には見えず、赤外線や、さっきの電波になります。
逆に、紫よりももっと、細かい波だと、やっぱり目には見えなくて、紫外線(日焼けの原因になります)や、病院で使うエックス線になります。

光の色の正体は、ひとつには、その光がどれだけ細かい波なのか、ということが原因なのです。

太陽の光は、いろいろな細かさの光(＝いろいろな色の光)がたくさん集まっていて、その結果、白く見えます。

虹は、太陽のたくさん集まった光を、ばらばらにした結果、太陽の光に含まれていたたくさんの光が、ばらけて見えます。

これは原理を説明すると、まず、透明なものを光が通るとき、光が曲がって通ることがあります。
このときどれだけ曲がるかは、どんな物質を光が通るかで決まるのですが、光の波の細かさでも、少しだけ変わり、この少しの違いが、太陽の光をばらばらにして、虹の色を作ります。

普通見る虹は、空気の中にある水の粒のなかを光が通ってくるときに、光が曲がって、先ほどの少しだけの曲がり方の違いによって、七色に見えます。
どんなときに、虹が出るかというのは、ちょっと難しくて、まず、太陽が後ろにあって、前のほうに、水の粒がなければいけません。
となると、例えば、太陽が真南に来る真昼に、真北の結構離れたところで雨が降っていたりすれば、真北に虹が見えるかもしれません。("かもしれません"というのは、角度の計算とかを考えてないからです。実際には見えないでしょうね。基本的には普通の虹は、後ろから来た光が、水の粒の中に入り、何回か曲がって出てきて、前から目に入って、虹が見えます。)

以上、簡単に(でも結構ややこしく)説明しましたが、「人間の光の見方」というのもあります。

人間は、目で光を見ますよね。
目には光を受け取る部分がたくさんありますが、種類はそんなにありません。四種類くらいです(専門家でないので違うかもしれませんが)。

そのうちの三つが、色を感じ取ることのできる部分で、
赤をたくさん感じ取る部分
緑をたくさん感じ取る部分
青をたくさん感じ取る部分
があります。
(残りのひとつは、色は感じなくて、暗闇で弱い光を感じるのに役立つとか)

三つしかないのに、たくさんの色がわかるのには、理由があります。
例えば、青い光が飛んできたら、「青をたくさん感じ取る部分」が反応しますが、
「緑をたくさん感じ取る部分」や「赤をたくさん感じ取る部分」が反応しないわけじゃないんです。

「青をたくさん感じ取る部分」だけじゃなくて、「赤をたくさん感じ取る部分」、「緑をたくさん感じ取る部分」も少しですけど、反応します。

この三つの部分が、それぞれどれだけ反応しているか、どんなバランスで反応しているか、というのを脳が判断して、色がわかるのです。

これを利用して、赤や青、緑の光を上手に混ぜてやれば、人間にはいろいろな色を感じさせることができて、テレビやパソコンのモニタはこうしていろんな色を出しています。

お礼

丁寧でとてもわかりやすい説明ありがとうございました。