色とは何か(&透明とは何か)


以前の記事で、なぜ空は青いのかなぜ雲は白いのか、といったことを説明しましたが、これに限らず、あなたの身の回りにはたくさんの色があると思います。


そこで今回は「色とは何か」ということについて説明していきたいと思います。


まず、前提として覚えておいてほしい事項が2つあります。

1.光源から発せられる光の違いを、人間は「色の違い」として認識する。

2.物質自体が色を持っているわけではなく、光を反射することで色を持っているように見えている。



これらについて順番に説明していきます。



1.光源から発せられる光の波長の違いを、人間は「色の違い」として認識する。


太陽や電球など、光を発する発行体のことを「光源」と言いますが、光源から発せられた光は、その種類ごとに様々な波長を持っています。

人間は、その波長の違いを「色の違い」として認識しているのです。これが、色の正体です。

ちなみに、太陽は全ての波長の光を発しており、全ての波長が混ざると光の色は「白」に見えます。


【少し詳しい説明】
光の波長の違いというは、光の「エネルギー量」の違い、と言うこともできます。
赤い光より、青い光のほうが強いエネルギーを持っています。
(青い炎のほうが温度が高い、という話は聞いたことがあるのではないでしょうか。)

光の正体は分子(の中の電子)が振動することで生じる電磁波なのですが、その電磁波のうち、人間が色として認識できるものを「可視光線」と呼びます。

しかし、人間が認識できない光(電磁波)もたくさんあります。(例)紫外線、赤外線、電子レンジのマイクロ波

人間は、日常生活で認識できないと困るものは認識できるよう進化したのだと考えられます。

この辺りは、光とは何か、で詳しく説明したいと思います。




2.物質自体が色を持っているわけではなく、光を反射することで色を持っているように見えている。


先ほどの説明で、色の正体は「光の波長」であることが分かりました。
しかし、光を発しない物質達も様々な色を持っています。


これは、物質自体が色を持っているわけではなく、光を反射することで、物質自体が色を持っているように見えるだけなのです。


例えばリンゴ。リンゴが赤く見えるのは「アントシアニン」という色素によるものですが、アントシアニンは、

「赤色以外の光を吸収することで自分のエネルギーとし、赤色の光だけは吸収せずに反射する」

という性質を持っています。

そのため、私たちの目には反射された赤色の光が見えるため、リンゴは赤く見える、というわけです。


先ほど、光の波長ごとにエネルギー量が異なる、という説明をしましたが、物質ごとに吸収できるエネルギー量が異なるため、自分が吸収できない光の波長を反射することになります。

その反射した光の色が、その物質の「色」として見えるのです。




これで「色」とは何か、ということについては理解していただけたかと思います。
最後に色と呼べるかは微妙である「透明」について説明したいと思います。


透明とは、透けていて、向こう側が見える状態のことを指します。

これも、先ほどの光の吸収で説明ができます。


透明な物質というのは、光を吸収しない、かつ、反射もしない物質のことを指します。
その物質に光が当たった時に、吸収も反射もされないので、光はそのまま通り抜けることになります。


そして、光が別の物質にぶつかって反射してくると、その色が見えることになります。
これが「透明」の正体です。

【詳しい説明】
水は基本的に透明ですが、量が多くなると青っぽく見えることがあります。
これは、水も少しは光を吸収しており、特に赤系の光を吸収しやすい性質があるようです。

そのため、残った青系の光が底面や水中のゴミ等に反射するので、水は青っぽくみえるのです。



以上、「色とは何か(&透明とは何か)」ということについて説明しました。

物質自体が色を持っているわけではない、というのは不思議な感じではありますが、暗い場所でモノの色が見えないことを考えると納得していただけるのではないでしょうか。


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