問4 下線部同心円状に色づいて見えるを説明する文として最も適切なものを,次の1 …
(1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する) 光の性質について,問1 ~問5 に答えよ。 次の会話は,光の屈折について先生と生徒が探究している様子である。 生徒:水族館の水槽のガラスはとても厚いと聞いたことがありますが,水槽の中の魚はきれいに はっきりと見えました。 先生:水族館の水槽の多くは,透明度が高く,強度も大きいアクリルガラスが使われている。大 型の水槽ではとても水圧が大きくなるので,アクリルガラスを何枚も重ねて厚いアクリル ガラスを作るそうだよ。 生徒:そんなに厚いガラスが使われているなんて,まったく気づきませんでした。それだけ厚い と,水の中の生き物の見え方も変化しているはずだと思います。 先生:それでは,次の実験を行って光の進み方について調べてみよう。 <実 験> 可視光線が関連した現象である虹とシャボン玉は,ともに色づいて見える現象だが,異なる光 の性質が関係している。 雨上がりなどの空気中で残った水滴に光が入射するときに光が屈折する。このとき光の波長に よって屈折率が異なるため オ が起こり,虹が見られる。 シャボン玉が色づいて見えるのは,石けん水の薄い膜の上面(表面)で反射する光と,薄い膜に 入射し膜の下面(裏面)で反射する光とが,互いに干渉しているからである。図5 のような机の上 にできたシャボン玉は同心円状に色づいて見える。 図5
問4 下線部同心円状に色づいて見えるを説明する文として最も適切なものを,次の1 ~4 のう ちから一つ選べ。
- 1 シャボン玉に当たる光が散乱している。散乱は細かい粒子に当たった光がいろいろな向きに散る現象で、空が青く見える理由などにあたります。厚さによって色が変わることは説明できません。
- 2 光の回折によって,石けん水の下側にも光が届く。回折では光が障害物の陰に回り込みますが、膜の厚さの違いで色が変わることは説明できません。
- 3 石けん水の薄い膜の厚さの違いにより,干渉によって強められる光の波長が異なる。膜の厚さによって強め合う波長が変わるため、厚さの違う場所が違う色に見えます。これが干渉です。
- 4 光の一部が石けん水に吸収される。光が吸収されるだけなら暗くなるだけで、同心円状に色が並ぶ理由にはなりません。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は3です。シャボン玉の膜はとても薄く、膜の表面ではね返った光と、膜の裏側ではね返った光とが重なり合います。膜の厚さによって強め合う光の波長が変わるため、厚さが少しずつ違う場所ごとに違う色が見え、同心円状の模様になります。これを光の干渉といいます。膜の厚さは重力で下ほど厚くなるので、色が帯のように並んで見えます。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00013.htm)を加工して作成