光と色のしくみ：プリズムから偏光板まで体験

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1 / 18 2 つのテーブルで 14 の実験光学ベンチには、プリズム、インクのカードのとなりの 3 つの色付きランプ、吊るした水滴、2 枚の偏光フィルターがあります。右の 2 つ目のテーブルには、さらに 10 のステーションが待っています。画像の下のバーで、それぞれに移れます。

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2 つのテーブルで 14 の実験
光学ベンチには、プリズム、インクのカードのとなりの 3 つの色付きランプ、吊るした水滴、2 枚の偏光フィルターがあります。右の 2 つ目のテーブルには、さらに 10 のステーションが待っています。画像の下のバーで、それぞれに移れます。
02
白い光はガラスの中で分かれる
ガラスは赤より紫の光を少し多く遅くするので、紫は各面でより大きく曲がります。この角度では、プリズムは 400 nm の光を 39.9°、700 nm の光を 38.3° 曲げます。スクリーン上では、色が約 18 mm に広がります。
03
プリズムを回す
コントロールでプリズムの角度をドラッグします。全体の曲がりが最小になるのは 49.4° 付近で、スペクトルの動きがいちばん小さくなる角度です。31° 付近では扇が約 5° に広がり、30° より下では紫の端が第 2 面から出られなくなります。
04
3 つのランプで白を作る
赤と緑は重なって黄色、緑と青はシアン、赤と青はマゼンタになります。3 つが出会うところで、ボードは白く見えます。ランプを 1 つ消すと、その色はすべての重なりから消えます。
05
インクは逆のはたらき
インクは光を足しません。当たった光の一部を吸収するので、インクが 2 つあれば 1 つより多く光を取り去ります。シアンと黄色で緑が残り、3 つ合わせると光はほとんど残らず、黒に近くなります。
06
雨粒の中の 1 本の光線
光線は入るときに曲がり、雨粒の後ろで反射し、出るときにまた曲がります。赤と紫は少し違う道を通ります。ほかの光線の高さも試してください。太陽へ戻る角度は、高さごとに変わります。
07
虹が 42° にある理由
多数の光線を一度に送ります。出る角度は上がり、赤で 42.4°、紫で 40.6° 付近で止まり、また下がります。光線はその折り返しの点に集まり、その明るい縁が虹です。
08
2 枚のフィルターとマリュスの法則
1 枚目のフィルターは、ランプの光の約半分を通します。2 枚目は、2 枚のなす角の cos² を通します。45° で 50%、90° でゼロです。3 枚目のフィルターをオンにすると、直交したフィルターでもまた光が通ります。
09
フィルターは光を取り去る
どのフィルターも、スペクトルの約 3 分の 2 を通します。シアンは赤を、マゼンタは緑を、黄は青を止めます。3 枚が重なるところでは、ほとんど何も通りません。
10
回折格子は色ごとに角度を変える
線の間隔は 1.67 µm です。532 nm の緑の光は、1 次では 18.6°、2 次では 39.7° に出ていきます。波長が長いほど大きく曲がります。
11
せっけん膜の色は厚さから生まれる
膜の裏から反射した光は、2nd だけ余分に進み、ここでは中心で 1197 nm です。強く戻ってくる色は、この道のりが各波長とどう比べられるかで決まります。
12
小さな粒子は青を散乱する
水槽では、450 nm の光が 700 nm の光の 5.9 倍の強さで散乱されます。水槽の側面は青く光り、奥に届く光は黄色とオレンジに変わります。
13
紫外線で光るものがある
ランプは 365 nm の紫外線を出します。どの試料もそれを吸収して、より長い波長の可視光を出し、蛍石の約 425 nm から方解石の 615 nm まで変わります。
14
熱いランプほど青く見える
2700 K のフィラメントは、光の大半を赤外線の 1.07 µm に出し、オレンジがかった白に見えます。6500 K 付近では、光は昼光に近くなります。
15
どの気体にも固有の線がある
ナトリウムは、可視光のほとんどを 589.0 nm と 589.6 nm の 2 本の線に出します。水素、ヘリウム、ネオン、水銀は、それぞれ違うパターンを出し、日光には代わりに暗線が見えます。
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3 種類の錐体
580 nm では、L 錐体は全力で、M 錐体は 76% で反応し、S 錐体はほとんど反応しません。脳はこの組み合わせを黄色と読み取ります。
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2 種類の錐体で見る
ドイタン型の視覚では、M 錐体がありません。そのためプレートのオレンジとオリーブのドットが似て見え、5 を見つけにくくなります。
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層から生まれる色
6 対のキチン質と空気の層は、458 nm の光を正面から 99% 反射します。見る角度を回すと、ピークは短い波長へ動きます。

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