色（物理）

I

プロローグ

光スペクトルで可視光の領分において、光のさまざまな波長によってもたらされる視覚的な感覚が色である(→ 電磁放射：スペクトル)。色は、人間や何種類かの動物が感じることができ、複雑な神経系の仕組みがはたらいている。色を特定する技術は測色とよばれ、色の三原色の波長にもとづいて精密な科学的測定をおこなう方法である。

白色光は、350nm(ナノメートル：10億分の1m)から750nmにかけての波長をもつ電磁波をひとしくふくんでいる光である。電磁波の振動が強ければ光は白く見え、それほど強くなければ灰色に見え、強度がゼロであれば光は存在しない、つまり黒である。1つの波長だけからなる光は、ほかの波長の光とちがって見える。この違いを色相という。波長が350nmの光は紫に感じられ、750nmの光は赤く感じられる。その中間の光は、紫から赤に向かって、青・緑・黄・だいだい色と感じられる。→ 波動

ある1つの波長またはせまい領域の波長の光の色は、純粋スペクトル色という。このような純粋な色のことを、飽和しているといい、研究施設以外で目にすることはほとんどない。例外としては、たとえば最近の高速道路の照明につかわれるナトリウムランプの光がある。これは飽和した(彩度が高い)スペクトル色の黄色である。

日常で見かける色の多くは、より彩度の低い、つまり、さまざまな波長の光がまざった色なのである。色相と彩度とは、色彩の質をあらわす2つの尺度となっている。量は、光の強度あるいはエネルギーをあらわす輝度ではかる。

II

原色

人間の目は、スペクトル分析をする機械のようには、はたらかない。

1

加法混色

同じ色感覚が、異なる刺激によって発生する。適当な強度の赤と緑の光を混合すると、黄色を生む波長の光は存在しないにもかかわらず、黄色に見える。

どのような色も、赤・青・緑の光のさまざまな混合によってつくることができる。この3色を加法混色の三原色または光の三原色という。

三原色を平等に混合すると白色光が得られる。また、さまざまな2色の純粋色をまぜあわせることで、白色光に見える光をつくりだすことができる。そのような2つの純粋色の組み合わせは、補色とよばれる。補色には、青と黄、緑と青、赤と緑、緑と紫などの組み合わせがある。

日常生活で目にはいる色のほとんどは、白色光の部分的な吸収による。ほとんどの物体の色をつくっている色素は、白色光の特定の波長を吸収し、ほかの波長を反射したり透過したりして、吸収されない光による色の感覚を生みだしているのである。

2

減法混色

加法混色の三原色の光を吸収する色を、減法混色の三原色という。赤を吸収する青、青を吸収する黄、緑を吸収する赤である。赤色のインクに緑色の光をあてると、目には黒く見える。

赤・黄・青の減法混色の三原色は、色の三原色ともいう。絵具の三原色をまぜると、ほとんどどの色相でもつくりだすことができる。3色を同じ量まぜあわせると、黒色になる。色の三原色をつかった例として、雑誌のカラーページがある。赤・黄・青・黒色のインクを重ねて印刷し、自然と同じような色彩を紙の上につくりだしている。ポラロイド・カメラを発明したアメリカの物理学者エドウィン・ランドは、色という感覚が、長い波長の光と短い波長の光との割合によって左右されることを明らかにした。

ランドは、ある風景を、長い波長の光(赤い照明)と短い波長の光(緑色の照明)のもとで1枚ずつ、白黒フィルムで撮影した。それをスライドにして、一方は赤い光源、もう一方は緑色の光源をつかって、2枚同時に同じスクリーンに投影したところ、フルカラーの風景が再現されたのである。どちらかの光源に白色光をもちいても同じ現象がおきた。投影機の光源の色を逆にすると、写真のネガフィルムのような補色の風景があらわれた。→ 写真