No.097 影が伸びる原理は?
●syouさんの疑問
ある程度の高さから自分の手をかざして地面にできた影を、
他の影(建物の影など)に近づけると、
水滴同士を近づけたときみたいに、手の影が建物の影の方に伸びてくっつく、
ってことがあって、面白いから、しばらくそれで遊んでいたことがあります。
影が伸びるのはどういう原理で伸びているのでしょうか?
それと、できればどのくらいの高さで伸びるのか教えてください。
●ナ変さんの回答
影は伸びません。
縮んでいた影が元の長さに戻るのです。
影の部分と光の部分の間には、「影がぼやけている」部分があります。
影のぼやけは、光が回折する性質をもつことから発生します。
(参照:http://shigihara.hp.infoseek.co.jp/rika3811.htm)
さて「伸びてくっつく」影というのは、ぼやけている部分ではなく、
真っ黒の完全な影の部分ではないですか?
ぼやけていた部分が完全な影になることで、
「影が伸びた」と感じたのではないですか?
影が伸びる瞬間は、二つの影のぼやけが接する瞬間ではないですか?
「ある程度の高さ」が必要なのは影がぼやけないからではないですか?
伸びやすい高さについてですが、
光源と物体の距離が短く、物体と地面の距離が長いほど、
回折に幅ができ、ぼやけている部分が多くなります。
かと言って、完全な影がないと分からなくなるので限界があります。
完全な影が普通に見える限界の高さが、最も伸びる様に見えることになります。
●フレッシュワーズの補足
「光の回折」とは、簡単に言うと「光が障害物にぶつかったあと、障害物の影に回りこむこと」です。
しかし、説明だけじゃ少々わかりづらいので、図解で説明します。
まず、太陽光線が人間(障害物)にぶつかります。
すると、一部の光は回折して、人間の後ろ側に回りこみます。
そのため、影がぼやけます。
影を近づけていきます。(図:黄枠内)
そして、ぼやけた影が重なると、濃くなり完全な影になります。(図:赤枠内)
これが影が伸びたように見えるタネです。
ぼやけた影は結構、目にします。
これは、手のひらを電灯の前にかざしてできた影の一部です。
よく見ると、完全な影の部分と、ぼやけた影の部分が見られます。
(この写真では特に親指の先で、ぼやけた影が見やすいです。)
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