光の“正体”は? 光の正体は波!そして粒子

電波も波、そして光も波!

光は、電磁波という波の一種です。そして、粒子(りゅうし)つまり「物」としての性質も持つ不思議な存在です。波といえば、石を投げたときに池の水が輪を描くように広がっていく様子が思い浮かぶかもしれませんね。水面に山と谷が交互にできて、周りへと伝わり、波は広がっていきますよね。光にも同じような性質があります。

目には見えなくても宇宙空間には、そして部屋の中にもいろいろな波が飛び交っています。そのひとつがよく耳にする、電磁波であり、光もこのなかまなのです。

光は波の性質と粒子(りゅうし)の性質の両方を持っています。

光は波の性質と粒子(りゅうし)の性質の両方を持っています。

色のちがいは波長のちがい。

波の山から山までの長さを「波長」と呼びますが、光も波の性質がありますから、波長を持っています。そして、光の色のちがいは、実はこの波長のちがいなのです。人間の目は、波長にしておおよそ380~780ナノメートル(ナノメートル=100万分の1ミリメートル!)までの光を見ることができますが、この間に紫(むらさき)から赤までの色が連なっています。

実は、赤い光の外側には目に見えない赤外線が、さらに波長の長い波として、電波が存在します。そして、紫(むらさき)の外側にも目に見えない紫外(しがい)線があり、さらに波長の短いX線、γ(ガンマ)線が存在しています。

波長

波長が短い方がX線、長い方が電波。全て、光と同じ仲間です。

光のスペクトル

太陽光のような、白っぽい光。これを、プリズムや分光シートを使ってさまざまな色に分解することを「分光」といい、分光によってできた虹のような一連の光の帯を「スペクトル」と呼びます。

私たちにとって身近な電灯、蛍光(けいこう)灯のスペクトルは、精密な分光装置で調べると右の図のようになっています。波長ごとの明るさがちがいますが、目に見えるはんいの波長の光は、ほとんどすべて含まれています。

昔のカメラなどでは、蛍光(けいこう)灯の光は緑が強く、白熱電球の光では赤が強調されるといったようなことがありました。カメラマンはいろいろなフィルタを使ってこれを補正していました。私たち人間にはこれら波長のちがいを頭脳で自動的に修正して、おおむね白いと感じているのです。

デジタルカメラでも、光の色がちがえば写されるものの色も変わってしまいます。でも、キヤノンのデジタルカメラなら、自動的にこれを補正します。ひとつの画面を数十万にも分割して、計算。これを“ホワイトバランス”を取るといいます。

光のスペクトル

グラフの縦じくが大きい方が、
その波長の光が強い事を示します。
白熱電球の光は赤側にかたよっていますね。

このグラフでは、それぞれの光の特ちょうを強調してあります。

どうしてモノに色がついて見える?

では白い光によって照らされた物になぜ色が付いて見えるのでしょう。

それは、それぞれの物の表面が特定の色だけを反射(はんしゃ)しそれ以外の色を吸収するからなのです。例えば、紫色(むらさきいろ)の花は400、赤いくつは700ナノメートル前後の光だけを反射(はんしゃ)し、その他の色を吸収しているから、色が付いて見えるのです。

太陽光のスペクトル

太陽光スペクトル。
紫(むらさき)はおよそ400ナノメートル。
赤はおよそ700ナノメートルですね。

光のなぞ 光の“正体”は?

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