空にできた「虹(にじ)」を见たことがありますか?
朝や夕方の雨上がりで、急に太阳の光が出たときなどに见えますが、チャンスはそれほど多くはありません。
でも、身近なところにできる虹もたくさんあります。
どうして虹はできるのか?どうすれば身近なところで见られるのか?
虹のつくりかた、また写真をとるコツもしょうかいします。
色と光
空にできた「虹(にじ)」を见たことがありますか?
朝や夕方の雨上がりで、急に太阳の光が出たときなどに见えますが、チャンスはそれほど多くはありません。
でも、身近なところにできる虹もたくさんあります。
どうして虹はできるのか?どうすれば身近なところで见られるのか?
虹のつくりかた、また写真をとるコツもしょうかいします。
空にできる虹のもとになる光は、太阳の光です。雨がふったすぐ后などは、とても小さな水のつぶが空気中をただよっています。そのつぶに太阳の光があたってはね返り、私たちにとどくことで虹が见えます。
虹は太阳と反対侧の方向に、太阳の光が进んでくる道筋から40度ぐらいの角度の场所で见えます。太阳が高いところにある昼间だと、地面にいる人が见るのはむずかしいことが多く、太阳が低いところにある朝や夕方のほうがよく见えます。
虹は太阳の光と约40度の场所に见えます。
空に虹ができているとき、空中にうかんでいる水のつぶは、球の形(=ボールの形)をしています。ここに光があたると、折れ曲がったり(=くっせつするといいます)、はね返ったり(=反しゃするといいます)しながら、全体でははね返るようにすすみます。
光はくっせつするとき、色によって少しずつ曲がる角度がちがいます。このため色がないように感じられる太阳の光に入っているさまざまな色が、ばらばらに分かれます。たくさんの水のつぶで方向がかわったそれぞれの色の光が集まって重なりあって目にとどき、あざやかな虹として见えるようになるのです。
太阳の光が水てきにあたるとさまざまな色の光に分かれていきます
虹にはさまざまな色が入っています
空にできる虹はぐうぜん出あうことがほとんどですが、実は身のまわりにある道具でも虹ができます。
少しくふうをすれば、写真にとることもできるので、ぜひ虹のふしぎを楽しんでみましょう!
きりふきでできた虹
消どく液(えき)を手につけたり、何かをしめらせるときに使う「きりふき(=スプレーともいいます)」は、水などの液体をきりにしてふき出す道具です。きりは细かい水のつぶなので、空の虹とおなじしくみで虹をつくることができます。
方法はかんたんです。日光があたる场所で、木かげなどの暗い日かげが见える场所をさがします。そして、太阳がせなか侧になるように立って、日かげに向かって空中にきりふきで水をふきだしてみると虹ができます。
きりふきでできる虹のつくりかた
太阳を背に、暗い日かげにむかって水をスプレー
写真にとるポイントは明るくなりすぎないようにすることです。日かげの方を向いて写真をとると、カメラが自动的にはたらいて、明るすぎる写真になって虹が见えずらくなりがちです。スマホでとるときは明るさを暗めに调节して、デジタルカメラでは入ってくる光の量をコントロールする「ろ出(しゅつ)ほ正」を少しマイナス(-1から-2ぐらい)にしてさつえいすると色がよく见える写真になります。
いらなくなった颁顿や顿痴顿を光がきらきらと反しゃする面が自分にむくように立てておきます。かい中电灯を用意して、1尘ぐらいはなれたところから、光を颁顿や顿痴顿のまん中に向けててらし、かい中电灯の真后ろから见ると円の形でこい虹が见えます。颁顿や顿痴顿にあてた光はとても强く反しゃするので、目で见るときはかい中电灯にうすい纸をかぶせるなどして光を弱めて见るようにしましょう。
颁顿や顿痴顿であざやかな虹がつくれます
颁顿や顿痴顿を动かないようにして、正面から光をあてます
これは、光が波の性质(せいしつ=もともともっている特ちょう)をもっているためにおこります。波はせまいすき间を通りぬけるとき、すき间をつくっているもののふちで折れ曲がる「回折(かいせつ)」をおこします。この「回折」によって光がさまざまな色に分かれます。颁顿や顿痴顿などの表面は、とても细かい穴がすじのようになってたくさんならんでいます。颁顿や顿痴顿にあてた光ははね返るとき、このすじがすき间をつくるはたらきをして光をさえぎり、すじのふちで回折がおきて、光がさまざま色に分かれ、虹が生まれます。颁顿や顿痴顿などではみぞは円になっているため、できる虹も円に见えます。
「回折」は光が波のせいしつをもっていることからおこります。波はさえぎるものがあると、そのへりで曲がって进みます
カメラを颁顿や顿痴顿の真正面で动かないようにするときれいな写真がとれます。明るくなりすぎないように、かい中电灯にかぶせる纸をすこしあつめにしたり、スマホでは「明るさ」を暗めに、カメラでは「ろ出」をマイナスに调节します。また、ぼけた写真になりやすいので、ズームさつえいきのうを使って颁顿や顿痴顿を大きくし、ピントが合っているかたしかめながら写真にしていきましょう。
コップに入った水でできた虹
空の虹では水のつぶに光が出入りしたとき、さまざまな色の光に分かれます。とう明のコップにいれた水に光を出入りさせると、光のすすみ方によっては同じように光が虹のような色の光に分かれます。
太阳の光にかわる光のもととして、かい中电灯を使います。光をできるだけ细くしてあてないと虹はかさなって见にくくなります。このため、はば1mmくらいのすき间をつくった纸などをかい中电灯の先にかぶせます。水を入れたコップの水面にななめに光を当てると、色の光に分かれてななめ下に小さな虹ができます。まわりが明るいと虹の色がうすく见えるので、部屋全体を暗くするとよく见えます。
コップでできる虹のつくりかた
コップいっぱいに水を入れ、できるだけ低いところから、かい中电灯の光をコップと水面のぎりぎりの场所にあてます。光を入れる角度や水面にあてる场所を少しずつ调节していくと、ななめ下に虹ができます
また、写真のように、丸いつつの形をしたコップの横ぎりぎりから、かい中电灯の光を入れると、光を入れた方向とは反対侧のかべに虹がうつります。
この虹もふつうに写真をとるとカメラが自动的にはたらいて、明るくなりすぎて色が见えにくくなります。スマホでとるときは明るさを暗めに、デジタルカメラでは「ろ出」をマイナスにしてさつえいすると色がよく见える写真になります。
ガラスにアルコールをのせてできた虹(写真1)
2枚のガラス板を合わせてできた虹(写真2)
写真をかざるフォトフレームのガラスや、けんび镜で使うスライドガラスなど、手で持てるサイズのガラス板で虹がつくれます。消どく用アルコールを指先につけてガラス表面をなぞったり(写真1)、ガラス2枚をぴったりと重ね合わせて(写真2)、スタンド型のライトなどをあてると虹もようがあらわれます。よく见えるようにするには、トレーシングペーパーなどの半とう明の纸や半とう明ビニールぶくろなどを使って、ライトの光を「ぼやっ」とさせてあてることがコツです。
ガラス板でできる虹の见かた
机の上などに黒っぽい板や纸をおき、ガラス板を光にあてて上から见る
どちらも、しくみはシャボン玉の表面に虹ができるのと同じです。アルコールのうすいまくの表侧とうら侧、重ね合わせたガラスではくっつきあっている2つの面で、それぞれ光がはね返り、目にとどきます。このはね返る2つの光がうまく合わさると色は强められ、打ち消しあうと色が弱まります(これを「光の干(かん)しょう」といいます)。まくの厚さによって光の合わさり方はかわり、さまざまな色が见えたり、见えなかったりするのです。
シャボン玉の表面の虹のできかたと同じように、まくの表侧とうら侧で光が反しゃして重なり合うためにいろいろな色が见えるようになります
この方法でできる虹はかなりうすいので、あてる光を明るく、虹の后ろ侧を暗くすると観察しやすくなります。写真にとるときは、ピントをしっかり合わせることと、カメラを动かさないようにしてとることに気をつけましょう。
电球でできた虹
円の形のけい光灯でできた虹
虹シートや分光シートなどとよばれるうすいプラスチックシートがあります。
シートにはたてよこ、右ななめ、左ななめの向きにとても细かいすじがならんでいます。このシートを光のある方向にかざすと1つの光のまわりに合计で8つの虹が见えます。すじで回せつがおきるためですが、远くにある电灯など、できるだけ点のように小さく见える光にむけるととてもはっきりした虹を见ることができます。
虹シート
虹シートや分光シートは「ホログラムシート」や「レインボーシート」ともよばれ、教材ショップや通贩サイト、ホームセンターなどで手に入りますが、さまざまな种るいがあります。
はがきのサイズでだいたい数100円ですので、それより高いものは、この虹をつくるための虹シートではありません。「虹シート」「虹が见える」「レインボー万华镜(まんげきょう)」「ホログラムシート」などの言叶が説明にいくつか入っているものを选ぶと良いでしょう。
写真にとるときはカメラやスマホのさつえいレンズのすぐ前に虹シートがくるようにします。スマホでとるときは、虹シートがレンズにかぶさるようにテープなどでかるくとめてもオーケーです。虹の色を强めにするときは明るさの调节で、明るさを少し下げ、はなやかな感じにしたいときは少し明るさを上げます。また、小さな点の明るい电灯などにかざすとあざやかな色を写真にとることができます。
虹はどこにでもあらわれ、そして楽しめる光のマジックです。また、ふだん、色を感じない太阳の光がいろいろな色の集まりであることがよくわかるしょうこでもあります。
キヤノンサイエンスラボ?キッズには、虹を楽しむじっけんのコンテンツがほかにもいろいろあるので、时间のあるとき、ちょっとやってみると光のふしぎがもっとわかるかもしれませんね。
光の“正体”は?
レンズと反射镜
色と光