干渉光の色

質問

ステンレスを色付けする方法として、インコ法なるものがあります。

インコ法とは，ステンレス鋼の表面に加熱酸化、化学酸化または電気化学酸化で透明な酸化膜を100～300μｍの厚さに形成させ、この膜厚によって特有の色合いを出す方法です。

干渉による現象であるとは想像できるのですが、干渉なら光の入射角で薄膜での光路長が変わるので、干渉を起こす光の波長が変わる　--->　つまりステンレス鋼を見る角度で色が変わると考えられるのですが、実際は一定の色をしてます。

どのように解釈したらいいのでしょうか？

回答No.5

zuyun · ベストアンサー

○可能性その１　…　膜内の屈折率が大きい

膜の上面の反射と下面の反射の光路差
Δ＝２ｎｄ・cos(θ'')
ここで、
sin(θ')＝ｎ・sin(θ'')
を代入すると
Δ＝２ｎｄ・√(１－sin^2(θ')／ｎ^2)

※θ'：入射角、θ''：屈折角、ｎ：屈折率、ｄ：膜厚

例えばθ'＝0°と90°での光路差の比は
√(１－１／ｎ^2)
従って屈折率が大きいほど角度による光路差の変化は少ないことになります。
酸化被膜の屈折率が実際にいかほどか知りませんが…。(＃４さんにさらに補足すればｎ＝２の膜では１．１５倍。)

○可能性その２　…　ラフネスのせい

表面のラフネスのせいで、実は見ている色は様々な角度での干渉の平均を見ているのではないか？。
もしそうなら、見る角度を変えてもあまり変化が見られない。
(酸化被膜による着色はつや消しっぽくないですか？。鏡面光沢を保った被膜であれば角度による変化はより明確かも知れません。)

回答No.4

paddler

> 干渉なら光の入射角で薄膜での光路長が変わるので

垂直入射の場合に対して、入射角をいくら大きく変えてもその比が２倍になる訳では
ありません(n=1.5の膜で最大約１.３倍)。
なので、薄膜中を往復する光路長(i.e. ２×膜材料の屈折率×膜厚)が可視域のある
波長の１倍程度と薄い場合は、法線に対して傾斜した光線に対してもそれほど干渉色
は変化しません。この光路長が可視域の波長の３倍程度以上になると、ちょっとした
入射角の違いで色の見え方が大きく変わってきます。

なのでこの場合、膜厚が薄いためではないでしょうか？

回答No.3

N64

うん、確かに、参考ＵＲＬには、『また見る角度によって色が微妙に変化し、』と、書いてあります。

参考URL：

http://www.nakano-acl.co.jp/hassyoku/sas3.html

回答No.2

Prunella

こんにちは

必ずしも、一定の色合いではない筈です。
参考ＵＲＬでも見る角度で、微妙に色合いが変化すると記載されていますし、私が見たインコ法の鋼板も角度によって色合いに多少の変化は認められました。失礼ながら、質問者さんがごらんになったのは、本当にインコ法の鋼板でしょうか？

Ｎｏ．１の方へ
インコ法はステンレス鋼（とは限りませんが）に透明な酸化皮膜を形成し、ステンレス鋼の反射光と酸化皮膜表面の反射光の干渉によって、色合いを出す方法で、色をつけているわけではありません。
原理的には、シャボン玉と同じです。

参考URL：

http://www.nakano-acl.co.jp/hassyoku/

お礼

確かに微妙には変化しますが、例えば、ブルーがグリーンになるほどの変化はありません。
ブルー光：450nm、グリーン光：520nmぐらいですが、この程度の波長差なら、光の入射角の違いによってどちらの光も干渉していいと思うのですが。見る角度で七色にならないのが不思議です。

１．　入射角によって光路長が変わり、干渉光が決まる
２．　ただし、入射角によって反射率が異なるため、干渉光の強さが変わる
３．　上記１，２の組み合わせで特定の波長の干渉光が強くなる
ということでしょうか？

回答No.1

N64

着色しているからではないでしょうか？

参考URL：

http://www.jfe-steel.co.jp/archives/ksc_giho/21-1/tobira034.htm

お礼

着色ではなく、干渉であることは間違いないです。