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さまざまな色の光を生み出すメカニズム

写真は八王子キャンパスで見かけた主虹と副虹です。虹は雨粒に光が入り、 内部反射して出てゆく時に受ける2回屈折して色が分かれてできます。両者に挟まれた部位は暗く、アレクサンダーの暗帯と呼ばれます。

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主虹の内側は青色と紫色なっています。人間の目は青より短い波長を紫色として感じます。赤は波長が長く屈折角が小さいので屈折しにくいので一番外側に見え、紫は波長が短く屈折角が大きいので屈折しやすいので、一番内側に現れます。主虹と副虹は色の並びが逆です。水滴中で光が屈折する向きが逆のためです。

物質の屈折率の違いを用いた化粧品には、パール剤やファンデーションがあります。パール剤は薄片状雲母 (屈折率1.5~1.6) に酸化チタン (屈折率2.5~2.7) の薄膜をナノレベルでコーティングすることにより、赤色やさまざまな色の光を作り出しています。また、つや感・質感、毛穴隠し、リフトアップ効果なども、パウダーに酸化チタンの薄膜やさまざまな形状の粉体をコーティングすることで、光をコントロールして効果を出しています。

微細な構造によって光が干渉するため、さまざまな色彩が見られるものにはモルフォ蝶の羽やシャボン玉、CD・DVD、タマムシ (玉虫)、クジャクの羽、真珠、ネオンテトラ (魚)、ラブラドライト (鉱石) など自然界にはこの構造色で色鮮やかにみえるものはたくさんあるのです。光をあてる方向や見る方向によって色が変わって見えるのが構造色の特徴です。

美科学研究室  前田憲寿

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