プリズムでねらった場所に虹を出す方法

質問

建築のトップライト（天窓）に正三角形プリズム（△の一辺が110mmで長さが600mm）を設置し、建築内の壁面のある部分を狙って虹を落としたいと考えています。壁面は、トップライトのすぐ下です。
当然時間帯や季節によって変化するのは仕方ないのですが、例えば夏至の南中時など、日時を設定し、そのときに虹が狙った位置に出るよう、プリズムの位置を決定したいのです。
プリズムの屈折の角度など、いろいろと調べてみているのですが、よくわからず質問させていただきました。
よろしくお願い申し上げます。

回答No.1

yokkun831 · ベストアンサー

理論計算で示すことも可能ですが，手っ取り早くはこんな感じです。
http://www14.atwiki.jp/yokkun/pages/172.html

回答No.4

nzw

スリットで光を狭める必要があるかは、プリズムから壁面までの距離にもよります。距離が近いと、スリットを使わない限り、あまりきれいな虹はでません。十分な距離を離せば、スリットを使わなくても虹がでます。
　プリズムというのは、光の屈折現象を利用する道具です。光がプリズムに入るとき、それから出るときに、屈折という現象がおこり光の向きが曲がります。この曲がり方はスネルの法則というもので決まっており、プリズムと空気の境界面に入る角度と、空気の屈折率、プリズムの屈折率から、境界面から出て行く角度を計算することができます。これは、三角比さえ知っていれば簡単に計算できる量です。
　プリズムで虹をつくることができるのは、そのプリズムの屈折率が光の色によって違うからです。通常のガラスの屈折率は、赤に対して小さく、紫にいくに従って大きくなるようになっています。そのため、プリズムに入った光は、赤があまり曲げられないのに対し、紫に行くに従ってよく曲げられます。そのため虹ができるのです。
　プリズムに入る光が、スリットで狭められた様な幅の狭い物であれば、そのままできれいな虹になります。ところが、入る光の幅が広いと、上の方でプリズムに入って強く曲げられた光と、下の方でプリズムに入ってあまり曲げられなかった光が交差するので、色が混じって白色に戻ってしまいます。ところが、プリズムから十分離れれば、この交差を過ぎる事が出来るので、きれいな虹ができます。
　色による屈折率の違いを、分散と呼びます。この分散が大きいほどよりプリズムに近い所で交差が生じます。分散はガラスの材質によって異なります。したがって、虹の出方を計算するには、用いるガラスの分散を知っておく必要があります。
　もしプリズムを光学部品屋さんから買われるのであれば、そちらと相談なされ、虹の出方を計算してもらうのがいいかと思います。

お礼

解答ありがとうございました。
原理が大変よく理解できました。
ガラスは、光学部品屋さんではなく、ガラスメーカーで購入したので、メーカーに虹の出方について聞いてみたのですが、あまりよく分からないようでした、、
光学部品屋さんに問い合わせたところ、品物を買わないと聞いてくれず、ダメでした、、、
スネルの法則でなんとか割り出してみます。
ありがとうございました！

回答No.3

ORUKA1951

いささか無理があるかと・・
　プリズムに入射させる光は、当然細いスリットを通過させないとだめですよ。それをプリズムで波長による屈折率の差で分光しても、暗いもので「、例えば夏至の南中時など、」に見えるものにはならないでしょう。
　プリズムではなく、回折格子を壁に貼ったら？？当然それにスリットで絞った太陽光を当てることになりますが、プリズムを使うよりよっぽど効果的

お礼

解答ありがとうございました。お返事が遅くなってすみません。
なるほど、、、スリットを通過させないと難しいのですね、、、
回折格子というものもあるのですね！今後参考にさせていただきます（今回は、すでにプリズムがあるため回折格子に代えるのは難しいのですが…）。

回答No.2

yokkun831

すみません。補足です。

光を細く絞らないと，周辺の虹色しか出ないのです。
ですから，グラデーションのスペクトルを強調するには，スリットを通して少し絞った方がよいかもしれませんね。

お礼

早速の解答、ありがとうございました！
光をテストするソフトがあるんですね！ただ残念ながらマックでは使えないようでした、、
そして、光は太陽光で、建築的に光を絞るのは難しい状況です、、
でもそうすると、あまりきれいに虹は出ないかもしれないのですね…。

参考にさせていただきます。ありがとうございました。