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中学理科で光の正体は電磁波で、色の違いは波長の違いと勉強しましたが、腑に落ちない点があります。

例えば、部屋の本棚が茶色である時に、

茶色である本棚から茶色の波長の電磁波が出ているということでしょうか?

本棚からある一定の波長の電磁波出ているというのは、直感的に腑に落ちません。

もちろん、光源は部屋の蛍光灯ですが、蛍光灯の種類に関係なく本棚は茶色なのでやはり本棚から電磁波が出ているのでしょうか?

A 回答 (9件)

>色の違いは波長の違いと勉強しましたが



大筋はそうなのですが、色=波長 ではないのです。

人間の目、網膜上には 赤付近の波長に主に反応する視細胞、緑付近の波長に主に反応する視細胞、
青付近の波長に主に反応する視細胞の3種類の視細胞があります。

人間の脳は、この3種類の視細胞の出力の「割合」を見て、色を判断しているのです。

例えば、長い波長である「赤」の光と、短い波長である「青」の光を「混合」したもの
が目に入ると、赤と青の視細胞が反応し、脳は紫色を感じ取ります。

新たに紫色の波長の光が生じるのではなく、赤と青の2つの波長の光の混合が
紫に見えるという点に注意してください。

つまりまとめると、様々な波長を混合した光が3種類の視細胞にはいり、
その結果である3種類の視細胞の出力の割合が色なのです。

なので、

>茶色である本棚から茶色の波長の電磁波が出ているということでしょうか?

は誤り。

太陽光や、蛍光灯の光は単一の波長の光ではなく、たくさんの波長の光の混合です。
ものに光が反射すると、光の波長により反射率がことなるため、
反射光の光の波長の混合の仕方は元の光とは変わります。

その結果、視細胞の出力の割合が変わり、様々な色に見えるのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:12

何やら、簡単なことを難しく考えているようだね(笑)。


ものが見えるのは、光と言う電磁波を「反射」しているからだよ。
緑に見えるのは、緑色の電磁波を反射しているからであって、本棚が電磁波を出しているわけではないんだよ。
ちなみに、緑色を含まない光源だと、緑色には見えないから。
照明器具にはいろいろなタイプがあるが、光源のタイプが違うと同じ物でも別の色に見えることがあるが、これは「反射」をしているからなのだよ。
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電磁波が出ている、という理解ではなく、該当する電磁波が反射されている。


脳の働きで色を感じるのは、その波長をその色と認識、とその色の補色の波長が、色の全波長から欠落している、どちらの場合も同じ色と認識するようです。
蛍光灯を例に挙げていますが、昔トンネルの照明でナトリウム灯という黄色いランプが使用されていました、演色性が悪く、たぶん黄色のほぼ単一波長の光、青にあたっても、青の光反射できないので黒に見える、現在はLEDもあるためほとんど使用されていません
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:15

目に見える景色は太陽光などの光源から照射された光の一部の色を吸収して残りを反射した光でできています。



黄色いペンケースがあったとするとそれは光源からの光の内、青系色の光が吸収されて、赤系色と緑系色が反射して見えているのです。
茶色が見えるのであれば、青系色はほぼ100%吸収され、緑系色も80~100%吸収され、赤系色も40~50%ほど吸収された残りの光の反射です。

光源が無ければ真っ暗で何も見えないでしょ?
反射する光がないからです。
また、トンネルの中のオレンジ色の灯火の下では色が正しく見えませんよね。
これは光源にオレンジ色の光しか含まれていないため、青や緑の成分がまったく反射されないためです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:14

白という色はありません。


可視光線(光と電波の違いは波長だけで同じものです)の全ての
波長の領域を含んでいるのです。
その内、オレンジ色の光をわずかに反射した結果が茶色です。
(三原色で茶色を作る時、赤と黄と黒を混ぜる)
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:14

光源が変われば、色が違って見えるのは、ナトリウムランプなどで照らしてみるとわかるでしょう。


蛍光灯であっても、色温度の違いがあるので、同じ茶色には見えないはずですよ。(蛍光灯の管を3波長演色型とした場合と、白色や昼白色、電球色に変えた場合は、かなり色が変わっているはずです)
今は、デジタルカメラなので、色温度の補正はある程度自動的に行われますが、フィルムの場合は、ネガフィルムは焼き付けである程度の補正が出来ましたが、ポジフィルムの場合は色補正はほとんど不可能だったので、光源は色温度5000Kの写真用電球や、ストロボを使用していました。(蛍光灯は、当時は特定の周波数にムラがあり、やや緑色が強調されたので、写真用では使用できませんでしたね)
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:14

イメージとして、白は可視光(電磁波)のすべての波長を反射するので、白として観測できる。


また、黒は可視光のすべての波長を吸収してしまうので、黒く観測できる。
赤からオレンジ、黄色、黄緑、緑、青、紫と 波長が長くなる順番ですが、基本的にはその色の波長の可視光が反射して、人間の目はその色を観測することができます。
本棚が茶色にみえるのは、本棚がその波長の可視光(電磁波)を出していると考えるよりも、その色の波長の可視光を反射しているとイメージして考えた方が良いです。

実際にその波長の色の可視光線が本当に出ているかと言われると、違うこともあります。
人間の目が認識する可視光線は、波長の長い赤から波長の短い紫なのですが、
赤紫や青紫はどうなのかと言うと、人間の目の細胞が刺激を受けて脳でそう認識しているだけで、実際にその波長の光がある訳ではないです。

また、青と黄色の可視光が混ざると緑色にみえたりします。
↓BTB溶液の変色について中性域での緑色を高校生が部活で論文にしたものです。
http://sakura1.higo.ed.jp/edu-c/kagakuten/h19lis …

素朴な疑問だと思うのですが、調べてみると結構面倒で奥深い疑問だと感じました。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:13

もっと正確に言えば、


①蛍光灯から発せられる光を本棚が吸収
②本棚が光を再放射
③本棚からの光をあなたの目で受信
④目で受けた光の波長からあなたの脳内で本棚は「茶色」と認識
です。

光自体に色がついてるわけではないです。
本棚から出ている光を脳内で茶色と判断しているだけなのです。

色盲という言葉をご存知でしょうか?
みんなが「緑」とか「赤」と認識している色を、同じように認識できない人がいます。
色盲の人の場合、③までは他の人と違いはないものの、④がうまくできないのです。

>本棚からある一定の波長の電磁波出ているというのは、直感的に腑に落ちません。
これが少し違っていて、本棚からはあらゆる波長の光が出ています。
その中で量の多い光を集めた結果、あなたの脳が「茶色」と判断しているのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:12

照明の光源からは、太陽光に似せて幅広い波長が含まれています。


「本棚が茶色である」(茶色に見える)と言うことは、
本棚にあたった照明が、その「照明の幅広い波長から茶色光だけを反射している」
ということです。
本棚から出ているのではなく、本棚が反射している、と言うことです。
もちろん、茶色と言う単色光は無いので、単色光複数の合成光になります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

お礼日時:2017/06/10 09:12

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チェルノブイリ原発事故後には人が周囲に住めないのに、広島の原爆の後に何故人が住めたのですか?
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原発と原爆ではパワーレベル、つまりウランの量がまるで違います。
事故を起こしたチェルノブイリ4号炉はwikiによれば電気出力1GW(100万KW)、熱出力3.2GW(320万KW)でした。
この原子炉を1日運転した場合に発生する熱出力は広島原爆の約4個分に相当します。事故の際に1年分の燃料が入っていたのであれば広島原爆1500個分の核物質が存在したことになります。原爆とは桁違いに多い核物質があったのです。ですから事故で拡散した放射能も半端な量ではないのです。
原爆は大きな街を吹っ飛ばすのでものすごいパワーと思うかもしれませんが意外に小さいのです。というか原発が大きいのです。
ちなみに地震で壊れた福島の原発も同程度の規模ですからウランの量は同じ程度ありました。それが4基あったので総量は広島原爆5000個分程度のウランがあったはずです(正確なことは確認していませんが)。
ついでに、原発は発生した熱の30%程度しか電力にできません。70%は海を温めています。

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赤外線は波長が約800nm以上あるため人間の目には見えませんが、デジタルカメラを通して見てみると人間の目にも紫色に光って見えます。ではなぜデジタルカメラは赤外線を紫色として捉えているのでしょうか?
ご教示くださいますようお願いいたします。

【デジカメでリモコンやレーザーマウスの赤外線を見る】
http://align-centre.hatenablog.com/entry/20091118/1258560317
上に掲載した記事を書いた方も、なぜ紫色になるのか分からないようです。

【可視光線】
http://www.toho-u.ac.jp/sci/biomol/glossary/chem/visible_light.html

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#6回答者です。
私の言も理解したいとのことなので、お返事書きますね。
ただ、とても長くなります。

>R:G:B = 50:50:50で全てが同じ強さであれば、光の三原色から白色になると思うのですが・・・・・・。
ちゃうちゃう、↑にホワイトバランス施したらって話w(RGB等値ならグレーってのは合ってる)
もう一度書き直しますが、図では入力のR:G:B = 72:100:83 に対してR*1.39, G*1.00 B*1.20の係数ゲインかけて
出力R':G':B' = 100:100:100にしてるでしょ? 
白い物体(視覚的にR=G=B)を撮影した時のセンサRAW信号が白じゃない(R≠G≠B)から、
それを信号処理で白に調整しますってのがホワイトバランス。ここまではOKですかね?

じゃあ、そこにR:G:B = 50:50:50のRAW信号が入ってきました。
ホワイトバランスの係数は、可視光域の白物体が白く見える様に調整されてます。(↑の係数そのままを想定)
さて、この信号にホワイトバランスをかけると何色になるかってのが問い掛け。
答え書いちゃうけど、R':G':B' = 70, 50, 60になりますよね?

>人間の目では見えない赤外線の光が、デジカメを通して見ると紫色になるかがいまいちよく分からないのです。
赤外線は可視光域の問題で人間の目が知覚しないだけで、デジカメにとっては可視光も赤外光も同じ電磁波でしょ?
だからセンサは可視光と同じように赤外光を電気に変えて信号値にしてしまうので、写真には赤外線が写り込んでいる。
で、この時の信号値はRAW(信号処理の何も加わってない状態)だと白色のはずだから、ホワイトバランスのゲインで紫になるんじゃない?って話。

>これは、実際人間が見たときの白色がデジカメで撮っても白色に見えるように調節すると、白色以外のものもRとBが強くなるということでしょうか?
ちょっと違います。
前提として、センサの取得する色は我々が目で認識している色とは違うという点を最初に教えた方が良かったかな。
白色が白色の信号として取得されないのだから、当然他の色についても正しい色味としてセンサは取得できていないんですよ。
だからホワイトバランスをかけたことで色が変になる、という訳ではない。
ホワイトバランスを掛けないと、白色も白色以外の色も訳の分からん色になっている、が正しい。

>そうすると、人間の目には見えていなかった赤外線の光が、例えばはじめR:G:B = 0:0:0の状態?からR:G:B = 50:0:50のようになり、紫色に見えてくるということなのでしょうか?
違います。たぶん根本の理解を外している。入力値が0だったら、何を掛けても0でしょ? ホワイトバランスは信号を増幅しているだけ。
始めの状態がR:G:B = 50:0:50で、RGBに異なる係数が掛かるから、R:G:B = 70, 50, 60になる。

>また、もしこのホワイトバランスゲインをしなければ、赤外線はデジカメを通して見ても何も見えないままということなのでしょうか?
違います。
ほぼ、白く見えると思いますよ。最初の投稿で書いたけど、IRに対する感度はRGBでほぼ一緒のはずだから。
ただし、ホワイトバランス調整をしない時は、可視光域で白く見えるはずの物体は白く映らない。ということ

>デジカメはこのホワイトバランスゲインを自動的にしているということなのでしょうか?
するものもある。
環境光などの違いでホワイトバランスの係数は変動するのだから、時々に変化させるのが正しい。
普通、デフォルト値として何らかの環境下で適性な色再現を行う係数が与えられていますね。

OK?
詳しくは、デジタルカメラの信号処理に関する書籍を漁って下さいな。

#6回答者です。
私の言も理解したいとのことなので、お返事書きますね。
ただ、とても長くなります。

>R:G:B = 50:50:50で全てが同じ強さであれば、光の三原色から白色になると思うのですが・・・・・・。
ちゃうちゃう、↑にホワイトバランス施したらって話w(RGB等値ならグレーってのは合ってる)
もう一度書き直しますが、図では入力のR:G:B = 72:100:83 に対してR*1.39, G*1.00 B*1.20の係数ゲインかけて
出力R':G':B' = 100:100:100にしてるでしょ? 
白い物体(視覚的にR=G=B)を撮影した時のセンサRAW信号が...続きを読む


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