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虹の橋を渡る 内側の色は ?

(2014.09.29)  ブログ子の好きなミニ番組に

 Eテレ「大科学実験」

というのがある。「だから、やってみなくちゃー、わからない」というのがキャッチコピー。毎週一回、趣向をこらした面白い実験をやって見せている。ミニ番組なのに、実験は大仕掛けというのが魅力である。しかし、その原理はこうだというような、こむずかしい話はない。理屈よりも、驚きを重視していることがうかがえる。

 ● 大科学実験、透明ガラス玉びっしり

  もう二週間も前の番組では

 虹の橋を渡る

というのをやっていた。雨粒に見立てた小さな砂のようなガラス玉をびっしりと板に張り付ける。それを野外の櫓(やぐら)に立てかけて、その上に簡単な橋をつくる。太陽の光がその無数のガラス玉にあたると、虹の橋ができた。その上の橋をスタッフが並んで渡った。

 それだけのことなのだが、この仕掛けを見たとき、ふと、

 虹の7色の並び方の原理

がきちんと理解できた。

 そのとき、メモ書きしたのが、下の図。

 10_01_0

 ● 外側は赤色、内側に青

 赤い光は青色の光よりも波長が長く、青よりも屈折の程度か小さい。逆に言えば、青の光は赤い光より鋭く曲がる。これが光の屈折の原理。

 とするならば、図の地上にいる人の目から見て、上のほうの雨粒「A」からは、太陽からやってくる白色光のうち、あまり屈折をしない赤い光だけが目に飛び込む。だから、外側で上のほうの雨粒「A」は赤く輝いている。 

 一方、青い光は赤より鋭く屈折するので、雨粒「A」からのものはほとんど人の目には飛び込んでこない。しかし、雨粒「B」のところでは、赤の光はほとんどやってこない。その代わり赤より鋭く屈折する青い光ばかりが目に飛び込んでくるはずだ。つまり、雨粒「B」は青く輝くことになる。だから、虹の下側(内側)のほうは青く見えるはず。

 番組の虹はまさに、その通りに映し出されていた。

 番組では、どちら側にどんな色ができるかということには一言も触れていなかった。しかし、板に細かい透明ビーズを貼り付けて実験するというアイデアがこうした虹の原理を気づかせるのにおおいに役立ったように思う。

  もう少しきちんと言うと、現象の本質をそこなうことなく、現実の三次元の虹を板という二次元に置き換え、わかりやすくモデル化してくれたおかげということになる。魅せる映像の力が見る者に考える機会を与えたともいえる。

 だから、やってみなくちゃー、わからない

のだ。

 ● 補遺 空に虹がいっぱい 2014年12月15日記

 この実験を解説していて、ふと思ったのだが、それは

 空に虹をいっぱい架けるには、どうすればいいか

ということだった。

 そのときは、それほど強く思わず、水の虹のほかに、もう一つ、水よりも重い塩水みたいなもので、空にスクリーンをつくれば、そこにも別の虹ができる。

 いわば、二重の虹

が見えるはずだと思った。塩水の比重は大きいので、水の場合より、赤でも青でもより鋭く屈折する。

 だから、上の図の理屈で、下に小さな虹、ただし、色の並びは水の場合と同じなができるハズと考えた。

 ところが、2014年12月の「大科学実験」の番組を見ていたら、なんと同じ考えで、塩水でもう一つの虹をつくっていた。なぜか台湾で行なわれたのだが、消防用のホースで空にスクリーンをつくり、そこに塩水虹をつくっていた。想像通り、水の虹の下側に小さいが、水の場合と色並びも同じだった。

 番組では、さらに塩水をうんと濃いものにし、もう一つホースで放水し、スクリーンをつくっていた。見事にさらに小さいのが下側にできた。三重虹である。

 空に虹がいっぱい。そんなことができる。

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