スペクトルについて

質問

色のついた液体は、どのような光を吸収して、どのような光を通過させ、また、色紙等の色のついた物体は、どのような光を吸収してどのような光を反射するのか知りたいのですが、
これは、海が青色だったり、黒い服が光を吸収しやすく、白い服が光を吸収しにくい現象と同じということでよいのですか？何か科学的根拠があってのことなんでしょうか。

また、学生実験で無色透明のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（DBS）水溶液を用い光の吸光度等について実験を行い、紫外部に吸収があることまではわかったのですが、紫外線を吸収するというのは化学構造となにか密接な関係があるからなんですか？

回答No.3

potachie

>> 紫外線を吸収するというのは化学構造となにか密接な関係があるからなんですか？

まず、光にはＸ線やら紫外線やら可視光線やらいろいろ波長による分類がありますが、「化学」の観点みた際に、名前を呼び分ける意味合いはありません。単に、波長が短いとエネルギーが大きく、波長が長いとエネルギーが小さいだけです。

蝶の羽や魚の鱗の色に見られる「構造色」などの例外がありますが、物質そのものが光を吸収する仕組みは、ほとんどのケースで、分子構造（電子核の状態）に由来します。
電子の状態は、いくつかの安定状態があり、特定波長のエネルギーを吸収することで、上位のエネルギー状態になります。量子化学で習うように、この安定状態は連続して存在するのではなく、とびとびで存在しますから、吸収するエネルギーは特定の波長となります。
「服の色」のケースは例外が多いので回答を避けますが、水の青さとか水溶液の吸光の仕組みは、こんな感じです。

お礼

電子とはまったく考えつきませんでした。大変わかりやすかったです。参考にさせていただきます。

回答No.2

noname#160321

>これは、海が青色だったり、黒い服が光を吸収しやすく、白い服が光を吸収しにくい現象と同じということでよいのですか？
「機作」は違いますが「根本」は同じです。「機作」が違うと云うのは、白色は吸収と余り関係無く「散乱」の方が主になるからです。
空が青い、夕日が赤いのたぐいです。日本の雪は結晶が複雑なため「散乱」で白く見えます。
吸収は「透過」と対になっています。海が青いのは吸収と関係があり、水は長波長側に微かな吸収があり、赤い光が吸収されるため風呂以上大きいと青く見え始めます。ニュージーランドの雪は角柱なので吸収が起き雪の結晶やつもった部分の切り口は青いです。

>ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
こいつはベンゼン環の由来の吸光部を持ちます。一方脂肪酸から出来たせっけんにはこの部分に吸収はありません。

お礼

わかりやすい例をあげていただきためになりました。参考にさせていただきます。

回答No.1

sanori

こんばんは。

＞＞＞黒い服が光を吸収しやすく、白い服が光を吸収しにくい現象と同じということでよいのですか？

実は、考え方が逆でして、
光を吸収しやすいから黒、光（全ての可視光）を反射しやすいから白、です。

＞＞＞色紙等の色のついた物体は、どのような光を吸収してどのような光を反射するのか知りたいのですが

やはり、同様でして、
赤以外の光を吸収して、赤だけを反射するものは、赤く見えるので、赤です。
なんか、禅問答のようですが、実際そうなっています。

＞＞＞紫外部に吸収があることまではわかったのですが、紫外線を吸収するというのは化学構造となにか密接な関係があるからなんですか？

ＤＢＳは知りませんけれども、
吸収する光がたまたま紫外領域であるということで、あとは、上述したことと基本的に同じです。

なぜ青を吸収？、なぜ赤を反射？、なぜ紫外線を吸収？・・・
ということについては、一つ一つの物質の性質（というか、その物質の電子の振る舞い）を論じないといけませんが、
残念ながら、各論については、私は知りません・・・

お礼

丁寧かつ全ての問いに答えていただきありがとうございます。
参考にさせていただきます。