虹について


掲示板に載せた(書いた)ものを、加筆、修正しまとめました。対象は中学生です。

できるだけ難しい言葉は使わないようにしました。小学生の高学年でしたら、分かるかと思います。

さらに詳しいことは、百科事典や図鑑、辞書で調べてください。

1,光(可視光線)について 2,昆虫が見る光 3,可視光について
4,7色の光 5,光は直進 6,光は屈折
7,光の色 8,色によって屈折する割合がちがう 9,光は直進
10、雨粒 11.主虹と副虹 12.虹と水滴
13.虹 14.虹色の覚え方 15.人工虹
16,終わりに    

 

 

1,光(可視光線)について

私たちは太陽の光の恵みを受けて生きています。

太陽の光には、様々な光が連続して含まれていますが、

そのほんの1部分が人間の目で見える光(可視光線:かしこうせん)になります。

赤外線や紫外線は見えません。

地球には大気があります。全部の太陽光のうち有害な紫外線を大気が吸収していることで、

生命が進化ともいえます。人間の目は、太陽の光に適応して発達したことになります。

 

2,昆虫が見る光


ところが、昆虫が見える範囲は、人間の可視光線の範囲とは違い、ずれています。

赤色は見えなく、紫色(紫外線のほう)にずれています。昆虫には好きな色があることは、

小学校3年の国語の説明文にも登場します。

密があるものと考え、

確か青色・黄色あたりによく集まったと記憶していますが、

 

3,可視光について


人間が見える光の範囲を可視光線といいます。

日中の太陽を見ると白く見えるので、白色光ともいいます。

 

4,7色の光


太陽の光を、プリズムに通すと、虹色が現れます。

赤橙黄緑青藍紫です。

この光をまたプリズムに通すと、また白色光に戻ります(らしい)。

 

5,光は直進

 

光はまっすぐ進みます。夜空を照らすサーチライトを見たことがありますか。

光が直進している様子が分かります。

速さは約30万km/s。地球の1周が約4万kmですから、

光は1秒間に地球を7周と半周できるスピードを

ます。きっと聞いたことがあるでしょう。

さらに、太陽からでた光は宇宙空間を直進して、私たちの目に届きます。

どのくらいかかるかというと約8分だそうです。ですから今見ている太陽の光は、

8分前の光を見ていることになります。

月(自ら光っていなく、太陽光の反射した光)の場合は、約1秒です。

 

6,光は屈折


でも、光が進んでいる周りの状態が変化するとき、その境目で曲がって直進します。

たとえば、空気→水とか水→空気へと光が進むときです。

コップに入れた棒が折れ曲がってるように見えたことありませんか。

プールに入っている人の身長が変わっているように見えたことありませんか。

空気中を進む光より、水中を進む光は遅くなるために屈折という現象がおこります。

虹の現象を考えるとき、この屈折が重要になってきます。

このようなことは、ちょっと前は小学校の5年の理科で学習しました。

最近は、この学習は削除にされています。

こんな実験もよく本で見ます。

お椀に1円玉をいれ、覗いたときにぎりぎり見えないところに視点を置きます。

その状態でお椀に水を入れていくと、見えないはずの1円玉が見えてきます。

このように光が屈折する現象を身近にみることができます。

 

7,光の色


4,7色の光  と重なりますが、ガラスでできたプリズムに光を通すと、ガラス面で屈折します。

ガラスの中の方が光は遅くなるからです。

光は、空気→ガラス→空気と進みますので2回屈折することになります。

するとどうでしょう。無色(白色)と思われた光が7色に分かれます。

色は連続して変化しているので無数と言うのが適切なのですが、

ここでは簡単に7色としましょう。

つまり7色の光の集合体が無色(白色)の光だったということです。

均一的に混ざっているからでしょう。

 

8,色によって屈折する割合がちがう

色によって屈折する割合が違うために、光が分光します。

赤は曲がりにくい。

紫は赤より曲がる

 

,光は直進


私が観察した虹は、自分を中心にして太陽とは反対側です。

夕立のあとに晴れた時とか、雲があるときです、しかも、朝か夕方です。

昼には見えません。太陽の方向に虹は現れません。

私が2年前に観察した虹は、大きく半円状でした。

大きさは、虹の両脚に向かって自分の腕を開くとだいたい90度になります。

ですから、巨大なコンパスを約45度開いて、円を書いた虹だった

ということです。つまり、太陽と自分を結ぶ直線を中心にして

約45度開いたコンパスで円を書いたような虹が現われるということです。

実際は虹の赤色は42度紫色は40度、つまり約40度の所に虹が現れます。

 

10、雨粒


虹が現れるのは、よく夕立のあとに晴れ間が現れたときです。

つまり、雨と太陽光が関係あります。

ところで、雨粒はどんな形だか知っていますか?

球なのか、棒状なのか、涙形なのか?それともあんパン型なのか?・・・・

まあここでは、球ということにしましょう。

雨上がりでたくさんの雨粒がまだ空気中にあると思ってください。

その中から1粒の雨粒を考えます。太陽光線は雨粒を通り過ぎる。

表面で反射する

水滴の中を屈折しながら通り過ぎる等々様々です。

ここで虹に関係するのは、屈折です。

屈折すると光が分かれて7色があらわれる。

(実際には、水滴内で光が反射する過程があります)

光→空気中→水滴(屈折→反射(水滴と空気の面で)→屈折)

→空気中へ→観察者の目へ

 

11.主虹と副虹


よく見える主虹は水滴の中で

屈折2回、反射(全反射)1回して出てきた光を

その先で観察者が観察すると、光を7色に捉えて虹が現れていることになります。

この主虹のちょっと外側にもう一つ虹が現れることがあります。

これを副虹といいます。

水滴の中で、屈折2回、反射2回してでてきた光を、その先で観察者が観察すると、

7色の虹が見えると言うことになります。

ただし、副虹の場合、水滴の中の光の進み方が違うために、

光が出てくるときには、ひっくり返って、色の順序が反対になります。

 

12.虹と水滴

太陽光線に対して、40度ほど開いた大きなコンパスで描いた所に、水滴があれば、

光が水滴の中を通って、その光を観察することができます。つまり虹が見えます。

水滴は、ずっと同じ所にあるとは限りませんが、連続的に水滴が補い合うので、

あたかも水滴がずっとその場所にあるかのように見えるので、

虹が同じ所に見えるということになります。

観察者が動いても、40度の所に水滴があれば、虹が見えます。

ですから、虹を捕まえようと動いても、虹もそれに応じて動いてしまうので、

虹を捕まえることが出来ません。

 

13.虹


太陽光線に対して、40度ほど開いた大きなコンパスで描いた所に水滴があれば、

水滴の中を通って屈折−反射−屈折して曲げられた光を観察することになります。

40度でしたら、紫色の円となって見えます。42度でしたら赤色の円となって見えます。

40−42度の範囲で色が連続して変化して、合わせて7色の虹となって見えるということになります。

 

14.虹色の覚え方


私は、「知らせろ男」と覚えています。

し(紫)ら(藍)せ(青)ろ(緑)お(黄)と(橙)こ(赤)

そのまま覚えるのもいいですね。

赤橙黄緑青藍紫(せきとうおうりょくせいらんし)

他には、英和辞典にあるようなvibgyor

read of your good books in verse.

richard of york gained battles in vain.等々があります。

 

15.人工虹


水滴の代わりに、プラスチックビーズを使って、人工的に虹を作ってみました。

人工虹シートを作って太陽光にあててみました。

曇りの薄日でしたが、虹が現れました。うれしかったです。

http://www2s.biglobe.ne.jp/~kanai/kagakukan/rainbow/jinkouniji/jinkouniji.htm

 

16,終わりに


ゆかこさんどうですか?
自由研究のピントになるようでしたらうれしいです。
最後に質問です。
「虹を見たことがありますか?」
「虹は何色あるのですか?」
「虹のトンネルをくぐることはできますか?」
想像をふくらませて、感性豊かに考えてみてください。

では、よい研究を期待します。

 


平成13年8月作成

 

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