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指と指の隙間にできる謎の影の正体は?


昔から疑問だった現象があります。

明るい太陽光や照明の元、両手の人差し指の先を近づけながらその影を観察していると、隙間がある程度(1ミリくらい)より狭くなると、(指はまだくっついていないのに)両指の影の隙間の部分に、両指の影をつなぐ液体のような謎の影がニョロっと出てきます。

絵で描くとどんな感じかを添付しました。

この影の正体がわかる方、教えていただけませんでしょうか。

宜しくお願い致します。

「指と指の隙間にできる謎の影の正体は?」の質問画像

A 回答 (11件中1~10件)

もう少し詳しく説明すると、まずこの現象を確認しないと始まらないのですが、多くの地域が梅雨時で太陽を拝めないので・・



 子供のころ、二人が向き合ってお辞儀をしてお互いの頭の影を近づけると、影の頭のてっぺんからニョロっとコブが出て、あたかも吸いつくように影が伸びるのが観察されます。小学校のころ、面白くて良く試したものです。その時図書館に飛び込んで調べた記憶があります。

 太陽のようにある面積をもつ光源で作られる影はその縁は鋭利ではなく、図のように徐々に暗くなっています。この部分を半影と言います。
 半影の部分は太陽の光の一部しか届いていない。
 二つの物体が近づくとその中間部分は(そこから太陽を見ると)太陽が両側から物体が覆い隠している状態になります。そのためより暗くなる。

 太陽が両サイドから雲で隠されていくところを想像すると良いでしょう。太陽は丸いのでちょっと複雑ですが・・
「指と指の隙間にできる謎の影の正体は?」の回答画像10

この回答への補足

すみません、先ほど書いたお礼の訂正です。

隙間の真ん中から暗くなるように思えたのは、太陽の両端から来る光だけを考えた場合であって、実際はそれ以外の部分からの光が照らしてくれますね。失礼しました。


半影が原因だとした場合、謎の影が、隙間にまんべんなくでもなく、隙間の真ん中からでもなく、指先から現れる理由は、横軸に距離、縦軸に明るさをとったグラフを描いて考えて、次のように理解しました。
何かコメントがありましたら、いただけるとうれしいです。

もしも本影から半影の先端までを1次関数だと仮定すると、半影同士が重なった部分は定数になる、つまり隙間の中心から少しずつ、影の幅も暗さも広がっていくことになります。

次に2次関数だと仮定すると、半影同士が重なった部分は、両半影の和をとると、隙間の真ん中を軸とする2次関数になり、本現象のように指先から暗くなることと一致します。

つまり、本影から半影の先端までの曲線の関数によって、影のでき方が変わってきそうです。
実際の半影がどういう関数なのか、興味があるところです。

補足日時:2010/06/26 08:57
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この回答へのお礼

絵までつけて解説してくださって、ありがとうございます。
まさにニョロっとしたコブなので、ORUKA1951さんが小学生の頃経験されたのと同じ現象だと思われます。ちなみに私も小学生の頃に、炎天下の朝会で下を向いて影絵で遊んでいたときに不思議に思った現象です(^^)。

で、ご説明いただいたことが原因だとしますと、2本の指の中間くらいから暗くなり始めるような気がするのですが、合ってますでしょうか?
私が実験した限りでは、真ん中から影ができるのではなく、両指の先端からそれぞれ影が突き出てきて、最後に真ん中でつながる感じなんですよ。
半影が原因だとしてもそうなりますでしょうか?

お礼日時:2010/06/26 07:33

影の部分の明るさを計算するには、複雑な積分を使った関数を解かないと・・・



添付図で言うと、影の部分から見た太陽の姿(見えている部分の面積)を→のそれぞれのポイントについて、計算しないとならないでしょう。
「指と指の隙間にできる謎の影の正体は?」の回答画像11
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すみません。

ご迷惑をおかけしました。

私が考えていた現象は,質問されたものとは異なるようですね?
私は,指の間を直視した場合のニョロっと…だと思ってしまいました。

とすれば,半影であるという説明は全くうなずけます。光源の大きさや距離を変えて実験してみると確かめられますね?

前の問いかけは,誤解を元にしていましたので,撤回いたします。もうしわけありません。
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この回答へのお礼

いろいろ考えていただいてありがとうございます。

半影が原因だとした場合、謎の影が、隙間にまんべんなくでもなく、隙間の真ん中からでもなく、指先から現れる理由は、横軸に距離、縦軸に明るさをとったグラフを描いて考えて、次のように理解しました。
何かコメントがありましたら、いただけるとうれしいです。

もしも本影から半影の先端までを1次関数だと仮定すると、半影同士が重なった部分は定数になる、つまり隙間の中心から少しずつ、影の幅も暗さも広がっていくことになります。

次に2次関数だと仮定すると、半影同士が重なった部分は、両半影の和をとると、隙間の真ん中を軸とする2次関数になり、本現象のように指先から暗くなることと一致します。

つまり、本影から半影の先端までの曲線の関数によって、影のでき方が変わってきそうです。
実際の半影がどういう関数なのか、興味があるところです。

お礼日時:2010/06/26 08:59

半影説が多数のようですが,半影が重なって見えるというのはあくまで「影」の重なりですよね? 直視している目は,影の一点にあるのにどうして半影が「見える」のでしょう。

瞳の面積内に半影の重なりが生じたということですか? また,ご質問の現象は,光源の大きさや種類,距離にかかわりがないものです。合点がいかないのでそのあたりをもう少しわかりやすくご説明いただければうれしく思います。
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半影が重なっている。

回折とは無関係です。
「指と指の隙間にできる謎の影の正体は?」の回答画像7
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 太陽のように、ある大きさを持った光源によって出来る影は、まったく光が来ないところ(本影)と、そのまわりの少し光が届くところ(半影)からなっています。

 
http://platz.jp/~moal/hshadow.html
 指先の影を近づけると、2本の指の影の半影どうしが重なり合った部分が濃くなって本影のようになるので、ふたつの影がつながったように見えるのです。
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これは,干渉縞だと思われます。

片手の人差し指と中指で細い隙間をつくって明るい方をのぞくと,こまかい縞模様がみえます。お問い合わせの現象の時にも,よくみるとニョロっと…の上下にかすかに縞模様が生じると思います。この縞模様は,狭い隙間を通ってくる光が回折(陰に回り込む)を起こしてひろがり,互いに強めあったり弱めあったりして生じるものです。この縞模様は,すきまが狭くなるほど明るいところも暗いところも間隔がひろがります。暗いところが広がる結果,「ニョロっと」になるのではないかと思います。
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影ですね。


光は波なのでご質問のように狭い場所を通るとき、回折します。
(回折に関しては高校の物理の教科書などに載ってますので是非御覧ください。)

光が回折する、つまり狭い隙間を通ったとき周りに広がる、
という事はまっすぐやってくる光はその分少なくなるということですので
見かけ上影が出来た様に見えるというふうになります。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

私も回折が頭をよぎったので、同じ考えの人がいて嬉しいです。

しかし、可視光の波長が1ミクロン未満であることを考えると、1ミリという隙間は広すぎて回折は起きないのではないかとも考えたのですが、いかがでしょうか?

お礼日時:2010/06/26 07:35

こんにちは。



目で物を見るとき、ピントは完全に合っているわけではありません。
つまり、物の輪郭は太さが無限小の線に見えません。
いわば、真っ黒の細い線ではなく、太い灰色の線だということです。
したがって、指と指を近づけると、灰色の輪郭部分が重なって黒くなることと同様のことが起こります。
2つの灰色が重ね合わさって黒になる、ということですね。
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ただ単に指を動かしたことにより、光の当たり方が変わって影が伸びただけです。

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