白色光の正体とは
17世紀ごろ、イングランドの物理学者 ニュートンは、太陽光などの光には様々な「色の光」が含まれており、これらが重なり合ったものであることを、プリズム*透明ガラスの三角柱を用いた実験によって明らかにした。
アイザック・ニュートン*Isaac Newton
イングランドの自然哲学者・数学者・物理学者・天文学者・神学者
ユリウス暦： 1642/12/25 – 1727/3/20
グレゴリオ暦： 1643/1/4 – 1727/3/31
りんごのエピソードで知られるニュートンは、万有引力の法則や微分積分法、さらにプリズムを用いた分光実験によるスペクトルの法則などを発見した。
万有引力の法則
万有引力の法則*ばんゆういんりょくのほうそくとは、宇宙のすべての物体は互いに引き合う力が働いているという考え方。
微分積分
微分積分*びぶんせきぶんとは、物の変化や量の変化を計算・解析するための数学のこと。
プリズムの仕組み
プリズム*prismとは、光を通すと色ごとに屈折する角度が変わる性質を利用し、白色光*はくしょくこう
/ 太陽光などの色を感じない無色の光を分解するための道具である。
白色光は一つの光に見えるが、実際には波長の異なる複数の光が混ざっている。
プリズムを通すことで、それぞれの波長が異なる方向に分かれ、色として可視化される。
光がプリズムに入ると「屈折*くっせつ」が起こる。これは、光が空気からガラスへ進む際に進行方向が変化する現象である。
この屈折の角度は波長によってわずかに異なり、長い波長の赤はあまり曲がらず、短い波長の紫ほど大きく曲がる。
その結果、白色光は虹のような連続した色の帯として分解される。この現象をスペクトル*spectrumという。
白色光の分解
プリズムを通過した白色光は、波長ごとに異なる角度へ屈折する。
そのため、人間の目には波長の違いが色として認識され、虹のような連続した色の帯として見える。
光の再合成
プリズムによって分解されたそれぞれの色光を再び重ね合わせると、異なる波長の光が同じ空間に混ざり合う。
人間の目では個々の色を区別できなくなるため、再び白色光として認識される。
スペクトルの構造
スペクトル*spectrumとは、白色光が波長の違いによって連続的に分解された状態のこと。
赤から紫へと続く光の帯は、明確な境界を持つ色の集合ではなく、波長の変化がそのまま視覚化された連続現象である。
このことから白色光は単一の色ではなく、複数の波長成分が重なった構造体であると理解できる。