虹色実験　シャボン玉・膜・干渉

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このページでは、シャボン玉や油膜あるいはハエの羽などにあらわれる模様を集めてみました。薄い膜の表と裏からの光の反射が相互作用して（干渉して）強め合う色と弱め合う色があるために起こります。人の目に見える光の波長（400〜700nm、1nmは1mの10億分の1）と同じぐらいか少し厚めの膜でのみ起こります。写真を撮るときには、なるべく黒いバックにすることをお薦めします。 　シャボン玉はいつ見てもきれいだと思うかもしれませんが、上記のような厚さの時にだけ虹色に色づきます。これより厚くても薄くても白っぽいか無色透明にしか見えないのです。飛んでいるシャボン玉を撮るのは結構難しいのですが、床に落ちたシャボン玉もきれいな模様を出していました。色が微妙に違うのは膜厚が微妙に違うからです。 　油膜が川に浮いていると汚いイメージですが、人工的に作ってみました。シャーレに錆落としの油を少しスプレーしてみたものです。意外に微妙な色模様を作っていてビックリでした。このときはスプレーしただけでは模様はすぐに消えてしまったのですが、水をすこしかき回すと、シャーレに付いていた油が水面に戻ってきてきれいな模様になりました。食用油でもやってみたのですが、指に油を付けて水面に触れると一瞬きれいな虹色があらわれましたが、すぐに消えてしまい、同じ水では二度とできませんでした。見たり撮ったりする方向により見え方はかなり変わります。 　このような薄い膜は、生物が非常に得意としているところのようです。動物や植物を見ているといろんなところで見つかります。まずはチョウトンボ。基本は濃紺の翅ですが、非常にきれいに光ります。 　次はハエの羽。ハチやアブでも虹色に見えるときがありますが、種類によって出方はずいぶん異なるようです。右のハエは、アシグロキンバエで、非常にきれいなハエです。左のは、寄生バエの一種と思われます。 　オオムラサキやミドリシジミ、南米のモルフォチョウなどの羽も、鱗粉の干渉によって色づいています。ハエのはねとは異なり、何十層もの多層膜が複雑に干渉しています。ハエの羽では見る方向で色模様が変化しますが、オオムラサキなどはどの方向から見てもほぼ同じ色か、全く色が消えるかのどちらかになります。下の写真は顕微鏡写真です。鱗粉の大きさは約0.1mmです。 　水晶というとまずは屈折で七色に光るというイメージです。僕もそうでしたが、中にひびが入っていて層を作り、干渉で色が付くものがあります。レインボー水晶と呼ぶそうです。屈折と干渉の七色でかなりきれいだそうです。そこで僕の持っている水晶でもそういうところがないかと調べたら、小さいながらも何カ所か見つかりました。ただちょっとした熱膨張で色が変化する気がします。そのために太陽光で写真を撮ったりすると消えたり現れたりすることがあり少しビックリします。 　氷でも水晶と同じようにレインボーに輝くことが分かりました。それは、冷蔵庫から出したばかりの氷を水の中に入れると、急激な温度変化のために中にひびが入るのです。この隙間が、ちょうど良いとレインボー状態に色づきます。きれいなのはなかなか起こらないのですが、少しだけなら比較的頻繁に起こるようなので、ちょっとした運試しになりそうです。下の写真は、ストロボを光らせたときのものですが、蛍光灯下でもきれいに見えます。 　常緑樹の葉も固い透明な膜で覆われているようです。クチクラ層と呼ばれるものだと思います。非常に細かいですが、よく見ると虹色に輝いています。この写真は冬のサザンカです。 　これは先日食したタラの身です。魚の身が光っているのは時々見る気がします。でもどういう加減で、ピンクと緑だけに発色するのでしょう。細胞膜や脂が関係した膜により光が干渉しているのでしょうか。 　ナメクジやカタツムリが這った後にできる膜も色づいています。 　人工的な薄膜もいろんなところで使われています。メガネやカメラレンズのように反射防止膜として金属を蒸着してガラスやプラスチック表面に薄膜を付けています。 　人工的な薄膜は女性用の鞄などにも見かけます。ここでは、たまたまもらった和菓子の包み紙の様子を紹介します。このような薄膜は光を通して見たときと反射したときで全く違う色になります。また、反射させたり透過させる角度でもずいぶんと様子が違うことが分かります。

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