光を知ろう!意外と知らない光の不思議と普段よく見る自然現象の理由

宇宙から見た夜の地球の日本と太陽_光のアイキャッチ 被写体を知ろう

今回はカメラに直接関係ないかもしれませんが光の不思議についてご紹介していきたいと思います。

日常生活では光について深く考えることも全然ないと思いますが、カメラは光をデジタルの画像データにする機械というつながりで今回はちょっとした豆知識として見てもらえればと思います。

光とは?

波長による光の違いと種類

一般的には人間が見ることができる電磁波(可視光)のことを「光」と言いますが、広い意味では目に見えない紫外線や赤外線、携帯電話やラジオで使われている「電波」も光の1つですし、レントゲンのX線や電子レンジのマイクロ波なども光なんです。

光は「波」と「粒」の性質を持っているのですが可視光や紫外線などの違いは波長と呼ばれる光が持っている波の幅で決まります。

光の速さは1秒間で地球を7周半(秒速30万km)というとてつもない速さで動くことは有名ですよね!

光は宇宙のように物質のない真空状態では直進しますが、水や空気などに当たると「吸収」「透過」「反射」「屈折」「散乱」「分散」と言った様々な変化が起きます。

この変化が「虹」のような不思議で素敵な自然現象を起こします。

波長と周波数

波長と周波数のイメージ図_可視光の色の違いによる周波数の違いのイメージ図
光は波長が変わると色や性質が変わるので波長と周波数についてもう少し詳しく説明していきます。

波長

一つの波(山と谷で1組)から次の波までの長さでメートル(m)で表します。

可視光の波長は380~760nm(ナノメートル)で波長が短くなると紫色になり、波長が長くなると赤色になります。

1nm(ナノメートル)は1mm(ミリメートル)の100万分の1の単位なのでとても小さい波ということがわかると思います。

周波数

周波数は1秒間に波が繰り返される数のことで、ヘルツ(Hz)で表します。

例えば、100ヘルツであれば、波が1秒間に100回繰り返します。

ラジオやwifiではヘルツという言葉が出てくるので波長よりも周波数のほうが馴染みがある方も多いと思います。

光の3原色

光の三原色と加法混合のイメージ図

光の3原色は、の3色です。この3色の光を組み合わせることですべての色をつくることができます。

光は、加法混合という光そのものを足し合わせて色をつくる方法です。

昼間の太陽光は全ての色の光が足されているので白くなっています。

色の3原色

色の三原色と減法混合のイメージ図
色の3原色はシアンマゼンダイエローの3色です。

色の場合は減法混合といって、光源の持っている色の一部を取り出すイメージになります。

ある色(光)を反射させるインクなどを足し合わせて色がつくられる方法です。

光の3原色とは違って色の3原色を重ねると黒くなります。黒は光を反射せず吸収してしまっていることになります。

なぜ色が付くの?

光と色の反射の関係イメージ図

葉っぱが緑だったり花が黄色だったりするのは、光源の中のその色だけを反射しているからです。

葉っぱが緑なのは緑色の光だけを反射し、黄色の花は黄色の光だけを反射しているのです。

様々な自然現象

日常生活では当たり前すぎてあまり考えたことがないような自然現象をなぜ起こっているのかいくつかご紹介していきます。

太陽の光はなぜ白っぽく見えるのか

太陽の光が白っぽく見えるのは、赤から青まで様々な色の波長が重なり白く見えています。

光の3原色を足したときに白くなるのと同じ理由です。

空の色はなぜ青いのか

光の散乱と空が青い理由のイメージ図

太陽の光は私たちの目に届くまでに、大気圏(空気)を通っています。

空気中の分子(チリ)に光がぶつかると「散乱(レーリー散乱)」という現象が起きます。

この散乱は光の波長(色)によって散乱しやすさが違って波長の短い「青い光」はチリにぶつかりやすく、波長の長い「赤い光」はぶつかりにくいので散乱しにくくなります。

青い光が散乱によって空気中に散乱しているので空は青く見えるのです。

夕焼け・朝焼けはなぜ赤いのか

夕焼けと朝焼けが赤く昼間が青い理由のイメージ図

空気中の光は振動すればするほど弱くなるので振動する回数の多い「紫の光」や「青の光」は短い距離でも光が弱くなってしまいます。

一方で「赤の光」や「橙の光」は振動する回数が少なく遠くまで届きます。

太陽が近い昼間は青い光が弱まることなく届くので太陽光が白くなりますが、夕方や朝は太陽との距離が長くなるので青い光が届かなくなって赤い光だけが届くので空全体が赤く見えるようになります。

まとめ

光はとても身近にありますが、意外と知らないこともあったかと思います。

写真撮影はこの光を写すことなので、豆知識として頭のすみに置いておいてもらえればと思います!

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