ちょっとした疑問なのですが、気になることがあります。

1.夕焼けが赤いのはなぜか
2.朝焼けと夕焼けの色が違うのはなぜか
3.海はなぜ青いか

・・・など、色についてよく疑問に思います。
光の波長の関係とかあったような気がするのですが、どなたか教えていただけますか。
お願いします!

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A 回答 (4件)

レイリー散乱ですね。

波長の短い青は赤よりも多く散乱されます。夕焼けが赤いのは、大気中を通る距離が長くなるので、青い光が散乱されすぎて赤くなります。
朝焼けと夕焼けの違いは、夕方の方が日常生活によるごみやチリが多く、散乱しやすいからだそうです。

海の色が青いのは、散乱ではなく吸収ですね。赤い色が吸収されるので青い色が際立つということです。
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この回答へのお礼

わぁ!そういうことでしたか!!

大変わかりました!海の場合は吸収するのですかぁ。

ご回答ありがとうございました!

お礼日時:2005/10/20 10:12

空や海の青も、朝焼け夕焼けの赤も、水や空気の中を通ってくる光の散乱現象によるものです。

基本は赤い色(長波長)は遠くまで届き、青い色(短波長)は途中で散乱しやすいという事です。あとはそれをどこから見ているかで、青側が見えるのか、赤側が見えるのかが変わってきます。

夕焼けの場合、我々は大気層の底にいて、大気層を通ってくる光を見ています。したがって、赤い夕焼けは光源(太陽)と同じ側に見えます。

一方空が青いという場合は、青い色は大気の中を通っている光が散乱されて目に見えています。したがって、青い色は方向性無く、大気圏のあらゆる場所から散乱されてきた光が空に満ちているように見えるのです。
この時、赤い光は指向性をもって大気の中を通過してしまっています。

これは海でも同じ。海を海面上から見た場合は散乱された青い光だけが見えます。一方赤い光は海の底の方まで届いている事になります。ですから海の底から太陽の方向を見ると、赤あるいは黄色っぽく見えるはずですね。ただ、水は空気より密度が高いので海の底ではかなり暗いでしょう。

図を書けば判り易いのですが、上手い図が出ているサイトを見つけられませんでした。
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この回答へのお礼

なるほど。大変よくわかりました!

ご回答ありがとうございました!

お礼日時:2005/10/20 10:20

3番:


遠くから海を見た場合は、空の色の反射。
海の底が青く見えるのは、水そのものにごくわずか青色がついているから。
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この回答へのお礼

水には青色がついているのですか。

ご回答ありがとうございました!

お礼日時:2005/10/20 10:13

1番のみ答えます。


可視光線の紫→藍→青→緑→黄→橙→赤の
紫の方は波長が短く、赤は波長が長い。

波長の短い青や緑の光線が大気中の塵で光が拡散されてしまい、
残った光の色(黄や橙)を見ているからである。
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この回答へのお礼

やっぱりそうでしたか。
結構忘れるものですね。

ご回答ありがとうございました!

お礼日時:2005/10/20 10:11

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Q朝焼けと夕焼け

夕焼けが赤く見えるのは、日中に比べて太陽光が大気中を通過する距離が長く青色光が弱まってしまうからということを調べてわかりました。

その理屈からすると朝焼けも夕焼けと同様だと思いますが、
勝手な自分の思い込みかもしれませんが、夕焼けのほうが朝焼けよりも
赤いイメージがあります。。。

それは朝焼けのほうが見る機会が少ないからそう思ってしまうのでしょうか?

メカニズム的には全く一緒なのですよね?

どなたか詳しい方がいましたらご教授ください。

Aベストアンサー

メカニズムはまったく同じです。以下のURLを参考にしてみてください。

  http://homepage3.nifty.com/ueyama/sky2/skycolor.html

朝焼け、夕焼けの光は、「散乱光」となります。レイリー散乱される青い光が多くなります。その結果目に届く光では赤い光の割合が増え、朝日や夕日は赤く見えます。さらにレイリー散乱で赤い波長が多くなった光が、空気中の塵などでミー散乱されて人の目に届くと、空が赤く見えるのです。

朝は、夜を経てきた冷えた大気を通りますが、夕焼けは日中暖められた大気を通ることになります。塵の多寡ということもありますが、大気の温度も散乱率に微妙な影響を与えますので、朝夕で色が違って見えるということもあります。但し、色については様々なファクターが絡み合って決まりますので、必ずしも夕焼けのほうが朝焼けよりも赤いとは決まりません。一般的傾向としては、夕焼けの方が赤くなる可能性は高いことはいえますが。

Q色と波長の疑問

はじめに1つ断っておくと、基礎的なことは認知しております。
例えば、RとGを混ぜて黄色になることは、多くの情報から知り得ています。

ここからが質問・疑問なのですが、赤の波長は約670nm、緑の波長は約500nmですが、この二つの波を合成して、黄色の約650nmになることは、信じ難いです。

波は正弦波的であり、実際に2つの波を合成してみましたが、振幅が一定な波にはなりませんでした。また、波長も一定とはいえません。
-> これは、人間がそのような波でも黄色と感じるというのでしょうか?

また、自ら黄色を発するLEDなどは、振幅が不規則な波ではなく、振幅や波長が一定の波であると考えていますが、
->そうすると、振幅が一定でも一定でなくても大体の波長が似ていれば、その色を感じるのでしょうか?

以上、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.3です。

>> 「黄色の波長の光だけが眼球に入っている場合と、
>> 赤の光と緑の光が組み合わせで眼球に入っている場合とは人間には区別出来ない」
> とありますが、その場合、合成した黄色の光と合成で無い黄色の光とでは、
> 波形が違う気がするのですが、それでも同じに感じるのはなぜでしょうか?

他の回答と若干ダブると思いますが。
純粋の黄色い光は存在します。単色光ですからきれいな波です。
近いものとしてはナトリウム灯があります。(オレンジ色です)

黄色は赤と緑の錐体を両方適度に刺激します。
赤と緑を適度に混ぜて見た場合、黄色と全く同じ刺激を発生させる組み合わせが存在します。
つまり、2つの錐体が全く同じ刺激を受けていますので人間が違いを区別することはできません。
カラーテレビが三原色だけで実現できているのはこの現象があるからです。

なお、赤と緑を混ぜた場合感覚的に乱れた波形となりますが、それぞれの錐体は波長に選択的に
反応しますので問題ありません。
それぞれフィルターを持っていて分離しているという感じです。

No.3です。

>> 「黄色の波長の光だけが眼球に入っている場合と、
>> 赤の光と緑の光が組み合わせで眼球に入っている場合とは人間には区別出来ない」
> とありますが、その場合、合成した黄色の光と合成で無い黄色の光とでは、
> 波形が違う気がするのですが、それでも同じに感じるのはなぜでしょうか?

他の回答と若干ダブると思いますが。
純粋の黄色い光は存在します。単色光ですからきれいな波です。
近いものとしてはナトリウム灯があります。(オレンジ色です)

黄色は赤と緑の錐体を両方適...続きを読む

Q青空と夕焼けと光の波長。

 青空は波長の短い光が散乱するからだそうですが、
波長の短い電磁波の方が強いエネルギーを持っているのですよね?
なぜ、エネルギーの強い波長の光の方が大気中の微粒子に反射して、
その逆は起こらないのでしょう?
 また、朝夕は赤みがさすのは、突き抜ける大気の層が厚くなるので、
長い波長の光しか届かなくなるからだそうですが、
なぜエネルギーの弱い光である赤の方が遠くまで届くのでしょう?

 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

”電磁波のエネルギー”って”フォトン1個のエネルギー”のことを意味しているのでしょうか。そうすると、フォトン1個のエネルギーは
E=hv=プランク定数×周波数
ですから、確かに波長の短い方が大きいです。

”電磁波のエネルギー”と”フォトンエネルギー”は混同しやすいのですが、一言に”電磁波のエネルギー”っていうと、波動のエネルギーのことです。すなわち、電場の振幅の自乗に比例します。
物質の光吸収では、バンドギャップに相当する振動数のフォトンが吸収されるので、光子を単位にして考えることが必要になります。
電磁波エネルギーP、周波数vの電磁波中の、フォトンの個数Nは、次式のように求まります。
N=P/E=P/(hv)=[電磁波のエネルギー]/[フォトン1個のエネルギー]
ってなかんじです。
例えば、波長400nmと800nmのレーザー光が両方とも1Wのパワー(電磁波のエネルギー)を持っていたら、フォトンの個数は、800nmの光の方が2倍多くなります。

で、質問では、エネルギーの弱い光(赤側)の方が大気を通り抜けやすいのはなぜか?ということです。今は、光吸収の話はしていませんので、フォトンエネルギーは基本的に関係ないです。ここで重要なのは、あくまで波長です。
ご存じの通り、短波長の電磁波の方が散乱を受けやすいので、やっぱり長波長の光が透過しやすいのです。

”電磁波のエネルギー”って”フォトン1個のエネルギー”のことを意味しているのでしょうか。そうすると、フォトン1個のエネルギーは
E=hv=プランク定数×周波数
ですから、確かに波長の短い方が大きいです。

”電磁波のエネルギー”と”フォトンエネルギー”は混同しやすいのですが、一言に”電磁波のエネルギー”っていうと、波動のエネルギーのことです。すなわち、電場の振幅の自乗に比例します。
物質の光吸収では、バンドギャップに相当する振動数のフォトンが吸収されるので、光子を単位にして考えることが必...続きを読む

Q色と光の波長の関係について。色環と紫外線、赤外線。

可視光線の波長を調べると赤が一番長くて、以下次第に波長が短くなって青が一番短い、ということだと聞きます。
一方で色相の色環というのがあって、赤と青は一周して隣り合ってます。(もちろん中間に紫はありますが)
可視光線を波長の長い順に並べる、という直線的な並び方と、色環のような、ぐるっと回って元に戻るという感覚とがいまいち結びつきません。どういう関係になっているのでしょうか?
赤と青と混ぜると紫色になりますが、波長の長いものと短いものとの合成で紫色の波長はどうなるのでしょうか?紫外線、というくらいだから波長は短いのでしょうが・・・
色環は実は赤とすぐ隣の赤紫の間には絶壁のような断絶があるのでしょうか?

Aベストアンサー

一般に光源からの光はいろいろな波長の光が混ざっています。それを客観的に(=感覚器の事情から離れて)表現するには、各波長と強度のグラフ(すなわちスペクトル)を示すしかありません。
一方、「色」と呼ばれているものが3原色の混合で作ることができるのは、物理学上の問題ではなく、感覚器(眼)の構造上の問題です。すなわち、網膜の色を感じる細胞には3種類あって、それぞれ400~500nm辺り(赤)、500~600nm辺り(緑)、600~700nm辺り(青)の波長に最も高い感度を持っています。この3種類の刺激の割合が「色」というものを作り出しているのです。
ここで、赤(R)、緑(G)、青(B)の刺激の量をX,Y,Zとすると、X+Y+Z=1という条件で(割合の問題ですから)、x-y平面ですべての色を表すことができます(Zは1-X-Yとなる)。
このようにして作ったのが「色度図」(参考URL)であり、点(0,0)が「純粋な青」、点(1,0)が「純粋な赤」、点(0,1)が「純粋な緑」の位置です。この3点から成る直角三角形内部が、すべての色を表します。
しかし実際は、この直角三角形内部すべての色が実在するわけではなく、人間の眼に見えるすべての単色光をプロットすると、馬蹄形を描き(色度図の色のついたところの輪郭の曲線のところ)、いろいろな光を混合して作られるすべての色はこの馬蹄形の内部の点で表されます。(馬蹄形より外の色は実在しない理由は、3種類の細胞の感度分布がオーバーラップしていることによります。例えば「青の細胞のみ刺激する光」が存在しないため、さきほどの「純粋な青」は現実には知覚できません。)
さて、ひとたび網膜でR,G,Bの刺激に変換されれば、脳の中ではこの3つの刺激の割合で一つの「環」が作られます。可能性としてはさきほどの直角三角形の縁であり、現実には馬蹄形の輪郭です。この時、それぞれの刺激が元々どのような波長の光で作られたか、はもはや問題ではなくなります。

補足1:
「色の3原色」は、あくまで人間の眼に合わせたものに過ぎません。人間とは感度分布の異なる眼を持つ動物が人間のテレビや写真を見たら、妙な色あいに見えるでしょう。あるいは、もし人間の網膜が4種類の細胞から成っていたとしたら、テレビも写真も4原色要ることになります。
補足2:
ご質問に、「赤と青をまぜたら波長はどうなるか」とありますが、あくまで2つの波長の光が混在するだけです。新たに別の波長の光が発生するわけではありません。また、色度図の馬蹄形の内部は、単色光の混合で作り出しますが、その組み合わせは自由で、同じ「色」に見えても、さまざまな可能性があります。(#3さんの指摘内容。)
補足3:
「光の色と絵の具の色は別」というご意見がありますが、そのような区別は特にありません。「光の3原色」「絵の具の3原色」は、どのようにして色を作り出すか、という方法の違いです。どちらも知覚する際には光として眼に入ってくるのですから。
補足4:
#3さんの言われるように、「視覚はフーリエ変換していない。(聴覚はしているのに。)」という意見もありますが、私は、視覚もフーリエ変換していると考えてよいと思っています。聴覚がたかだか1000段階くらいの音程に分解しているのに対し、眼ではそれがたった3段階だというだけのことです。むしろ、聴覚では、複数の波長が混在していてもあくまで「混合物」として認識するのに対し、視覚では、混合物をその割合に応じてひとつの感覚(=色)として認識するという点に大きな違いがあると思います。

参考URL:http://www.shokabo.co.jp/sp_opt/spectrum/color3/color-d.htm

一般に光源からの光はいろいろな波長の光が混ざっています。それを客観的に(=感覚器の事情から離れて)表現するには、各波長と強度のグラフ(すなわちスペクトル)を示すしかありません。
一方、「色」と呼ばれているものが3原色の混合で作ることができるのは、物理学上の問題ではなく、感覚器(眼)の構造上の問題です。すなわち、網膜の色を感じる細胞には3種類あって、それぞれ400~500nm辺り(赤)、500~600nm辺り(緑)、600~700nm辺り(青)の波長に最も高い感度を持っています。この3種類の刺激の割合が「色」と...続きを読む

Q色つきセロファンは、何故、波長が変わるのか? 青色ダイオードの意義は?

・色は、固有の波長をもっており、光の3原色(赤緑青)を重ね合わせると”白”になることを知っています。その上で、
 (1)色つきセロファンは、光の波長を変えているのですか?
    例えば、信号機のカバーガラス(?)も、あるいは、
    色つき眼鏡(サングラス)も、波長を変えて
    いるのでしょうか?
    何故、波長を変えることが出来るのですか?

 (2) (1)のように、容易に光の波長を変えられるフィルター
    が存在するのだとすれば、青色ダイオードの発明の
    意義が、よく分かりません。
    白色のダイオードと、カラーフィルターを組み合わせれば、
    自在に色を作り出せるのですから。
 
 以上の素人質問に対して、ご説明を頂ければと思います。

Aベストアンサー

初めまして

まず、shinogon_1980さんが誤解されている点が2つあります。

1つは、赤・緑・青を重ねると白になることですが、「人間の目がみたら白く見える」だけです。
太陽の光が「白」とされていますが、これをプリズムで分解したら7色になるのはご存じかと思います。
でも、赤・緑・青を重ねた「白」はプリズムで分解すると赤・緑・青になります。

もう1つ、セロファンとかフィルターは光の波長を変えるのではなく、特定の波長の光を通すものです。
例えば、赤色の光を青色のフィルターに通したら、何も出てきません。青色のフィルターは青以外の光を吸収してしまうからです。
(正確には波長でなく周波数OR振動数です。セロファンとかフィルターを通っているときには光の波長は変化していますが、出てくるともとに戻ります。)

で、“白色ダイオードを…”の件ですが、発光ダイオードは基本的に1色しか出せません。赤や緑は早くから実用化されていましたが、青がなかなか出せませんでした。shinogon_1980さんがおっしゃるとおり、赤・緑・青の3色がそろって初めて「白」になります。青色発光ダイオードが出来て初めて白色発光ダイオードが作れるようになりました。

関連として、以下のサイトを紹介します。
7色LEDのつくりかたhttp://plusd.itmedia.co.jp/mobile/rensai/howtomake/04/

初めまして

まず、shinogon_1980さんが誤解されている点が2つあります。

1つは、赤・緑・青を重ねると白になることですが、「人間の目がみたら白く見える」だけです。
太陽の光が「白」とされていますが、これをプリズムで分解したら7色になるのはご存じかと思います。
でも、赤・緑・青を重ねた「白」はプリズムで分解すると赤・緑・青になります。

もう1つ、セロファンとかフィルターは光の波長を変えるのではなく、特定の波長の光を通すものです。
例えば、赤色の光を青色のフィルターに通した...続きを読む


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