シャボン玉はなぜ虹色なの？

超絶解説もっと知りたい人へ

色のもとは「光の波」

光は、水面の波のように山と谷をくり返しながら進みます。山から山までの長さを「波長（はちょう）」といい、赤い光は約700ナノメートル、むらさきの光は約400ナノメートルです（1ナノメートルは1ミリの100万分の1）。目に入る光の波長によって、私たちはちがう色を感じます。人の目には、赤・緑・青のあたりの光を感じる3種類のセンサーがあり、その組み合わせで色を見分けています。太陽や電灯の白い光は、いろいろな波長の光がまざったもの。シャボン玉は、その中から、ある色だけを強めて見せているのです。

2つの光が「せーの」でそろうと

シャボン玉に当たった光は、まくの表ではね返る光と、まくの中を通って裏ではね返る光の2つに分かれます。裏ではね返る光は、まくの中を往復してからもどるため、表ではね返った光とは進んだ道のりや波のずれ方がちがいます。また、光は表ではね返るときにも、波の向きがずれることがあります。その結果、ある色の波は強めあい、別の色の波は弱めあいます。これを「光の干渉（かんしょう）」といいます。どの色が強く見えるかは、まくの厚さや見る角度などで変わるため、虹のような色のもようができるのです。ニュートンもシャボン玉などの色を熱心に観察し、厚さと色の関係を書き残しました。そして1801年ごろ、イギリスのトーマス・ヤングは、光を波として考え、干渉のしくみを示しました。

色のしまは「厚さの地図」

シャボン玉のまくの液は、重力で少しずつ下へ流れていきます。だから上ほどうすく、下ほど厚くなり、色は横じまのように分かれます。さらに、まわりの空気の流れや、水がかわいていくことで、もようはぐるぐると動き続けます。つまり、シャボン玉の色のもようは、まくの厚さを色で表した「地図」なのです。てっぺんが数十ナノメートルほどまでうすくなると、目に見える光の多くが反射しにくくなり、黒っぽく見えることがあります。これは、まくがとてもうすくなり、われやすくなっているしるしです。

色をぬらずに色を出す生きもの

雨の日の道路に広がったうすい油のまくがにじ色に見えるのも、シャボン玉と同じ光の干渉です。自然界には、細かいつくりで色を生み出す生きものもいます。タマムシの羽のキラキラや、クジャクの羽の青や緑は、主にとても細かいつくりが特定の色の光を強めて生まれる「構造色（こうぞうしょく）」です。色素も見え方に関わることがありますが、見る角度で色が変わるのは、細かいつくりが光を反射する方向を変えるためです。なお、CDやDVDの裏の虹色は、細かいみぞで光が広がる「回折（かいせつ）」という、少しちがうしくみで生まれています。