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？

No.6 ベストアンサー 回答者： zuyun 回答日時： 2003/08/06 09:04

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/ …

No.5 回答者： anisol 回答日時： 2003/08/06 00:36

他の方の回答も間違っていないと思いますが、この問題はもうちょっと単純に考えてかまわないと思います。

＞赤と青と混ぜると紫色になりますが
赤と青を混ぜると赤紫色（マゼンタ）になります。スペクトルの短波長端の色（青紫色）にはなりません。日本語では紫色を赤紫系統の色と青紫系統の色両方に使っているので混乱が生じているようです（参考URL）。

可視光のスペクトルを思いっきり簡略化して書くとこうなります。
赤───緑───青紫

赤の補色は緑と青紫の混合で青緑色になります。その主波長は緑と青紫の中間の波長になり、スペクトルに存在する色です。同様に青紫の補色は赤と緑の混合で黄色です。主波長は赤と緑の中間の波長になります。では緑の補色は？赤と青紫の混合で赤紫色です。これはスペクトルに存在しない色です。
（赤紫色の主波長は補色である緑の主波長を使って「補色主波長」として表わします。）
この色を使ってスペクトルをつなげてやれば、向かい合った色がいつも補色の関係にある色相環ができるわけです。

赤───緑───青紫
└── 赤紫 ───┘

＞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
あるとも言えるかもしれません。ただ、このスペクトルにない色を使うことによってうまく色相環が繋がることは理解できると思います。また、スペクトル色と赤紫系統の色（および白色光）で実在する全ての色を表わせます（ここらへんは私もよく理解できていないんですが）。

参考URL：http://www.d2.dion.ne.jp/~yoshih/color_abc_14.html

No.4 回答者： First_Noel 回答日時： 2003/08/05 16:56

＃２さまと同意見です．

いわゆる物理的な「色」が波長と言うパラメータ１つによって
表されるものに対して，色相環の色は３原色の「顔料」即ち
３つのパラメータによって表されるものなので，対応しないものと思います．

例えばパソコンで色はＲ８ビット，Ｇ８ビット，Ｂ８ビットの
合計２４ビットで表現されますが，ＲＧＢ指定を０から１ずつ増やしても，
表示される色は波長の並びとは異なっています．

No.3 回答者： noname#108554 回答日時： 2003/08/05 14:18

そもそも色と波長は一対一に対応しているものではないので、

色環とスペクトルをいっしょに論じるのは無理があります。

その本質は、人間の視覚系はフ－リエ変換を行っていないということに帰着されます。
というやや突っ込んだ、しかし、不完全な議論は参考URLをどうぞ。
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=203157

参考URL：http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=203157

No.2 回答者： Netto 回答日時： 2003/08/05 13:55

絵の具等の実態としての「色」と、「光」の色とでは、同じ「色」という言葉を使っていますが、違う性質のものです。

三原色と混色で考えてみましょう。
光の三原色（TVなど）は「赤・青（青紫）・緑」で、この３色を重ねると「白」になりますし、赤と緑を重ねると黄色になります。（これを「加法混色」と言います）
絵の具などの場合は、「赤（マゼンタ）・黄・青緑」で、この３色を重ねると「黒」になります。（これを「減法混色」と言います）
電磁波の波長帯のうち、色として目に見える範囲を「可視光」と呼んでいます。
プリズム分光や虹の模様が、massaurさんのおっしゃる「直線的な並び方」といえます。
色相環は、色の「見え」を基準にし、向かい合う２色が補色の関係に環状になるように便宜上並べたものだと思っていただくと良いでしょう。

No.1 回答者： underhander 回答日時： 2003/08/05 13:28

色の認識という観点で考えるとどうでしょうか？

参考URL：http://www.ktv.co.jp/ARUARU/search/aruiro/iro1.htm http://world.nethall.com.br/hayashi/hp4/ironotik …