全ての色は反射の差による？-色のメカニズム-

質問

こんにちは。

以前、授業中に物理の先生が、

「着色は光の反射によって差があるだけで、本当はみんな一緒。

　だって光が無ければ、ぜんぶ闇で同じ色でしょ？

　ユニクロのカラフルなフリースの棚も、色がついているじゃなくて、

　光の反射によって、その、ある色だけがヒトの目に飛び込むような、

　そういう成分が染み込んでいるってわけ。

　それをみんなは、ヒトの見える範囲で"こんな色が付いてる"って思い込んでる。」

…うろ覚えですが、こんな感じの事を言っていた記憶があります。

これは実際どういう事ですか？本当ですか？

また、赤い暗室や、真っ暗闇でもカラフルに鮮明に映るディスプレイ、もっと大きな規模で星雲のいろいろな色等、光自体にもにも色がありますが、これも"着色されていると思い込んでいる"んですか？

私も？な感じで質問させて頂いているので、分かりづらいかもしれませんが、
何かご存知の方、よろしくお願いします。

回答No.15

Hikaru99 · ベストアンサー

物理の先生がどのような説明をされたのか分からないので、断定的なことは言えませんが、「」内の説明はだいぶわかりにくい説明と思います。

まず、光のない真っ暗闇では、物体の姿形は見えません。ですから、もちろん色も見えません。光がなければ物体の色は生じません。「だって光が無ければ、ぜんぶ闇で同じ色でしょ？」の同じ色というのは、黒のことを言っているのだろうと思いますが、真っ暗闇では色は見えないのですから、同じ色という表現はナンセンスと思います。

次に「ユニクロのカラフルなフリースの棚も、色がついているじゃなくて、光の反射によって、その、ある色だけがヒトの目に飛び込むような、そういう成分が染み込んでいるってわけ。」ですが、これももう少し詳しく説明しないと、このままでよくわからないと思います。

物体に白色光が当たると、物体は特有な波長の光を吸収し、それ以外の光を反射します。色はこの反射光をヒトの視覚（色覚）で捉えた結果として生じるものです。

また、このとき、光源の光の色が変わると、反射光の色も変わります。例えば、白色光のもとで白色の紙に、赤色光を当てると赤色に見えますし、青色光を当てると青色に見えます。これは白色の紙がすべての色の光を反射する性質をもっているからです。

白色光のもとで黄色の紙に、青色光を当てると黒ずんで見えます。これはなぜかというと、黄色の紙は、青色系の光を吸収し、残りの光を反射するからです。黄色い紙に青色系の光を当てると、反射する光がないので黒ずんで見えるのです。

このように物体が何色に見えるかは、物体がどの波長の光を吸収するかという性質によって決まります。つまり、光源の色によっては、物体の色は異なって見えます。おそらく「ユニクロのカラフルなフリースの棚も、色がついているじゃなくて、光の反射によって、その、ある色だけがヒトの目に飛び込むような、そういう成分が染み込んでいるってわけ。」というのは、このようなことを言わんとしているのでしょう。

赤い暗室は、赤い光だけが存在し、その赤い光が壁などに反射して見えるからです。

ディスプレイはいろいろなタイプがありますが、赤・緑・青の光を混ぜ合わせて色を作っています。反射光ではなくて、ディスプレイそのものが光を出しています（光の出し方はディスプレイのタイプによって変わります）。

恒星の色は、恒星が自ら出している光の色です。惑星や月などの色は反射光の色です。

色の見え方などはNo.11で紹介したサイトを参考にしてください。No12の方が「そのサイトも含めて色と光の関係について沢山の誤解がある」と書いてありますが、紹介したサイトに誤解はないと思います。

色を質量や電気抵抗と同一に述べるのは少なくても私にはかなり違和感があります。

お礼

先生の発言に沿って解説して頂いたので、非常に分かりやすかったです。ご回答ありがとうございました。

回答No.16

kamobedanjoh

質問者様も余りの回答の多さと説明の違いに，困惑されているようですね。
NO.３　の者です。各回答への反応の無さから感じ取れます。
貴方の質問は，人間の視覚までは含まれていたとしても，脳の構造とか電磁波の解説までも期待するもののようには受け取れません。
脳の問題なら，色弱や色盲など眼科医科の分野です。赤外光を感じる眼や紫外光を感じる眼を持った鳥類や昆虫，中には全色盲とされる生物もいます。
電磁波の問題として解説するなら，電磁波とエネルギーの関係を求めることになります。
貴方の質問は，単純に一般の人々が感じる『色と光』の問題であって，それ以上でも以下でも無いと思います。
とすれば，私の最初の回答『色と光の三原色』について，漠然とでも理解されるだけで十分かと思います。それ以上もそれ以下も，穿ちすぎたり方向違いだったりの回答は，いたずらに貴方を混乱させるだけかと思いますが，如何ですか。
より深く理解したければ，それぞれ(電磁気学とか脳医学とか)の分野での学習を深めて下さい。
差し当たってはプリズムの原理とかを含む，光学の学習をどうぞ。

お礼

お返事が遅れてしまい大変申し訳ありません。正直ここまで多様な回答を頂けると思っていなかったので…。感謝の気持ちで一杯ですが、私がこのテーマの全てを完全に理解するには、まだまだ時間が足りないので、遅ればせながらですが、お礼を述べさせて頂きます。全ての回答者様、本当にありがとうございました。何気ない初歩的な私の質問に、皆様が細かく丁寧に答えて頂いたお陰で、私の中にあった色や体の仕組みへの興味は一層強くなりました。各返事の中に矛盾や思い違いもあるかと思われますが、そういう部分はこれから私自身で解決していきたいと思います。また私のように拙い質問をする質問者の方が現れても、是非同じように回答して頂けたら幸いです。

回答No.14

Hikaru99

光と物質の相互作用で物理的に意味があるのは、物質が発光したり、吸収したり、反射したりする光の波長（振動数）です。色は物質が発光したり、反射したりする光をヒトの視覚（色覚）で捉えた結果として見えるものに過ぎません。また、反射光の色は物質に当てる光によって変わります。色は人間の色覚があってはじめて決まるものです。厳密に定めた条件の元でしか、色に物理的な意味を持たせることはできないでしょう。

お礼

>厳密に定めた条件の元でしか、色に物理的な意味を持たせることはできないでしょう。
飽くまでも色はヒトによる結果ということでしょうか。私はまずそこまでを充分に理解したいです。でなくば、更なる(物質の性質までに至る)理解があやふやになりそうなので…。ご回答ありがとうございました。

回答No.13

Postizos

物質には固有色がありますよね。
だから物の色というのは人間や動物が見えているものの性質を推測して判断する材料になっています。危険や食用可能なものを示すから動物は色を見分ける能力が向上してきたのでしょう。
赤は血の色であったり、青はカビや鉱物の色、緑は植物の色、黄色は尿であるとか生物の排泄物由来、等々。

しかし衣服の色違いの品は違う色の染料や顔料で同じ繊維を染めてあるだけですから色によって品質や性状の違いを判断する事はできません。
そういう事が言いたかったのでは？

飲料や飴の着色なんかもそうです。コーラ色でなくても味はコーラという製品もあります。
http://www.colawp.com/seasonal/200710/special/index.html

非常に細かい事を言うと、実際には色違いの中でも黒い物はほかの色より繊維が硬くなっている場合が多いです（おそらく染色の工程に起因)ですので製品によってはラインナップの中で黒だけちょっとつくりが他と違っている場合もあります。
また染料や染色工程は色が違っても繊維の性質をあまり変えないように研究されているとも言えます。
なお染料や顔料も物質の固有色を利用していますので厳密に言えば物質の違いを示しています。
白→酸化チタン
黒→炭素
青→フタロシアニン
等々

結論として
・色は人間が思い込んでいるだけではなくて実際現象として光として実在するものである。また物質や光の性質のひとつである。錯覚ではない。
・色を感じる能力は人間や動物が事態を把握して命を伸ばすために非常に役に立つので発展してきた。
・ユニクロのカラフルな色違いの商品は色が違うだけで形や繊維の性質はだいたい同じ。
・ユニクロの製品の色は染めに使用している物質の色。あるいは無染色の繊維そのものの色。
・どういう色に見えるかは動物によって違うけれども、人間の場合だいたい同じような色に見えている（人間の眼の色を感じる細胞の種類と数などに深い関係がある）。
　人間の色の感覚の同期の仕組みについていまのところ詳細は不明である。→ランドの2色法参照

そんなことが言えると思います。

お礼

>そういう事が言いたかったのでは？
単純に、色のしくみをフリースを例にしてぽろっと言っただけだと思います。が、染料の物質の種類に関してここまで着目してこなかったので、興味深かったです。色彩感覚を磨いてきた生物の脳の能力と物質そのものの持つ性質の、どちらの理解も欠かせないということですね。ランドの2色法についても調べてみます。ご回答ありがとうございました。

回答No.12

ORUKA1951

No.11さんが、良いサイトを紹介されていますが、そのサイトも含めて色と光の関係について沢山の誤解があると思います。
　まず、色ですが、[色]とは、質量とか電気抵抗など物体の持つ様々な性質のひとつで、正確には、「電磁波の吸収や反射特性」で一般的には可視光線範囲内についての性質です。
　可視光線は波長の長い赤から短い紫までですが、「赤」と言う色は、可視光線のうちの波長の長い光を反射して短い緑や青の光を吸収する性質を言います。他の色についても同様です。
　物理の先生が間違われているのは、それは照明光の有無に関わらず、その物体の特性であることです。それに光が当たれば赤く見えるのは、テスターで測定すれば電気抵抗がわかるというように、その物質固有の性質であるということです。

　そして、もう一点、間違われているのは、必ずしもその物体から黄色の光が届いていていなくても、その物体が黄色であると認識できるということです。

　これは、ちょっとややこしいので詳しく説明しておきます。
★あなたが白い紙を日当のよいところにおいた場合と、日陰においた場合のどちらも、その紙が白いと認識しますが、この二つを並べて写真を撮ると、一方は真っ白に、一方は濃い灰色--黒に写るはずです。
　確かに目に届く光の量はまったく異なるはずですから、目が騙されている？？？と考えるのは間違いですね。照明の如何に関わらず、人の目はその紙が白と言う色--すなわち可視光線のすべての領域にわたって均一に光を反射する---と言うことを認識できているのです。
★黄色の物体は、たとえばディスプレイの光だけで照らしても黄色に見えますが、ディスプレイの光には、赤・緑・青の三色しかないのはご存知ですよね。黄色の光なんてどこにもないのに、黄色いものは黄色に見えます。
　それは、目は限られた光源であっても、その物体が黄色---長波長の赤から中波長の緑までの光を反射して、短波長の光(青)を吸収する性質を持っていると認識できる。言い換えれば、「その物体の表面の光に対する特性は黄色である」ということです。

★もっと衝撃的な実験を・・
　早朝や夕方、空が赤く染まっているとき----太陽の光が大気中を長い距離通過してくる過程で青い光が散乱されて失われている----白い紙を立ててて、その前にロウソクを一本立てます。そして、そのロウソクと紙の間に手をかざすと、何色の影ができると思いますか？
　簡単に試せますし、試すと明瞭なのであえて答えは書きませんが、想像も出来ない影が見れるはずです。
　これは人が白い紙を白と認識するがために、影の部分は白い部分と異なる色を持っていると認識するからで、決してその部分からその色の光が届いているわけではありません。

　したがって
＞みんなは、ヒトの見える範囲で"こんな色が付いてる"って思い込んでる。
　が正確な言い回しなら、それは間違っています。人であろうと機械であろうと、その物体の表面がどのような色を持っているかは知ることができます。というか、最後の実験を含めて考えると、「物体の表面の色を正確に感覚器官で知るがために、情報が少ないとご認識する場合もある」という注釈が必要かもしれません。

★色とは、その物体の表面が電磁波(特に可視光線)に対してどのような特性を持っているかを示す指標です。公言の有無には関係ありません。
★光の色とは、白い物体に当たったときそれが何色に見えるかということですが、何色に見えるから光がその色をしているとは限りません。
　・白い紙が日陰でも白と見える
　・緑の葉が早朝や夕方も緑に見える。
　・太陽は緑のはずだが緑には見えない
　　　夜空に緑色の星はないのと同じ

＞真っ暗闇でもカラフルに鮮明に映るディスプレイ
　たった三色の光源で多彩な色を表現できる。なぜだか判りますか？ポラロイドの創始者であるランドの実験

　⇒Amazon.co.jp： 光と色の100不思議: 桑嶋 幹, 川口 幸人, 左巻 健男: 本( http://www.amazon.co.jp/%E5%85%89%E3%81%A8%E8%89%B2%E3%81%AE100%E4%B8%8D%E6%80%9D%E8%AD%B0-%E6%A1%91%E5%B6%8B-%E5%B9%B9/dp/4487797004 )
　⇒( http://www.urban.ne.jp/home/ichiya/science/sense_of_sight/light1.html )
　⇒色 カラー ランドの実験 - Google 検索( https://www.google.co.jp/search?q=%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:ja:official&hl=ja&client=firefox-a#hl=ja&gs_rn=1&gs_ri=serp&tok=G2bV_gsLW6QzRdWy15q1lw&pq=%E8%89%B2%20%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93&cp=6&gs_id=vf&xhr=t&q=%E8%89%B2+%E3%82%AB%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%80%80%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93&pf=p&safe=off&client=firefox-a&hs=Nr0&tbo=d&rls=org.mozilla:ja%3Aofficial&sclient=psy-ab&oq=%E8%89%B2+%E3%82%AB%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%80%80%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%89%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93&gs_l=&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.&bvm=bv.1357700187,d.dGI&fp=12d18e015a45f5c5&biw=1024&bih=618 )

お礼

可視光線の吸収ではなく、可視光線範囲内の電磁波の吸収や反射特性で、照明光やヒトの目の能力ではなく、その物質固有の性質に着目する必要があるということでしょうか。白紙の色に関しても仰る通りですね。単純な反射光の影響以上に、脳の補正が私達の色の認識に関係していることがよく分かりました。リンクも含めて、ご回答ありがとうございました。

回答No.11

Hikaru99

色が見える仕組みについての解説を読んでみると良いと思います。
下記のサイトがわかりやすいと思います。

光があるところに色がある　色が見える仕組み（１）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2009/10/post-b11a.html
光に色はついているのか　色が見える仕組み（２）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/post-d2e7.html
視覚が生じる仕組み　色が見える仕組み（３）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/post-2a2f.html
色とはなんだろう　色が見える仕組み（４）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/post-dbc6.html
色の基準は太陽光　色が見える仕組み（5）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/03/post-c08e.html
違う光なのに同じ色に見える　色が見える仕組み（６）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/04/post-57bd.html
光と色の三原色　色が見える仕組み（７）
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/04/post-ab6f.html

お礼

沢山のリンク、どうもありがとうございました。参考にします！

回答No.10

thegenus

ぜんぜん国語の出来ない人（思考力のない人）が出てきた。先生は「着色が同じ」なんだよ。先生が着色と発光は違うと言いたげなんだよ。理科バカの共感は国の悲劇だな。張り子の虎でも威を借りたいのか。
なんのために反射しているにすぎないと物理の先生は言い出したのだよ。この先生はユニクロはカラフルで商売を成功させたのだが客が棚の前で選んだところでそんなもん全部おんなじでどの色も（ついて）ないという人なんだよ。

ディスプレイだけじゃ何のディスプレイか判らんだろうが。国語力（思考力）だな。

先生に同調する輩の理由が分かってきました。

質問者は先生より上等な問題提起をしているんですよ。その先生は反射してない色がその染料の色だとでも言いたいのかね。その発色物質をつけるのが着色だろうに。だいたい繊維に対しては着色じゃなく染色だからね。

お礼

>この先生はユニクロはカラフルで商売を成功させたのだが客が棚の前で選んだところでそんなもん全部おんなじでどの色も（ついて）ないという人なんだよ。
そういう先生でした…。
反射してない色＝染料の色ではなく、それが発色物質の影響を受けて色が染まって見えるように感じるんですね…。今の私にはまだまだこんがらがっている部分ですが、雑に理解してはいけないところですね。ありがとうございます。

回答No.9

foomufoomu

まったく先生の言うとおり。
物体に反射した光も、ディスプレイの光も、光であるかぎり同じもの。（反射の光と、発光の光は別のものなどという科学はない）
ディスプレイの光は、ほんとは反射とは違うけれど、目（脳）は同じものと錯覚している。。。というか、同じ光であるため区別できない。

お礼

No.6の方の回答も踏まえると、絵の具の赤と、PC画像の絵の具の赤を同じ色だと感じてしまうことでしょうか。よく考えれば当然違うものですし、けれど、普段無意識に一緒だと感じてもいますし…丸呑みは難しいにしても、皆さんの説明を受け、少しずつ噛み砕いていくしかありません。。ご回答ありがとうございました。

回答No.8

thegenus

既出回答の「生徒のレベルに」の説明になると思います。

ただ先生は「着色が同じ」と言ったのでは理科教師として宜しくない。さらには「反射によって」というより理科教師ならば「吸収によって」と教えるのが普通じゃないかな。
「同じ」などという哲学的な説教するならむしろその物理の先生こそ了見が狭いと説教されるべきです。
たとえば、赤外線暗視カメラをつけて敵のアジトに夜襲した時、暗闇で人が見えますが、これは色がついていないわけですかね。すると先生が言うところの人が見える範囲とかは無駄話になります。
つまり先生こそ人が見える範囲に固執して一人相撲しているのです。エネルギー源がその分子そのものに由来するなんて太陽とかの核反応ぐらいではないかと。
たとえばノーベル賞ではないが、ウミホタルの発光だって電子が励起されて発光するのです。
反射した光は色じゃないけど、発光した光は色なんですかね。ホタルは色がついているんだ？
染料だけ色は無いなどと強く差別されるのか？それこそ見える範囲の理科話です。
つまり染料は光を当てられて見える色と言えば穏便にまとまるのです。理科力とは体系化する力です。

★いずれにして色は脳の中にしかありません。

しかし目と脳は、光に関する現象をしっかり観察しているのだから「見える範囲」などとナメタ事を言うのは雑魚です。色は無いではなく、色を認めて、その色は何が起きている情報発信なのかと考えるのが科学精神です。光が当たり色が見える間！その現象が続いているのです。ユニクロのフリースは永久にその色を保ちません。色が失せても「同じ」なのでしょうか。

お礼

>理科力とは体系化する力です。
きっとそうなんでしょうね…ただ当時の私がまず雑魚だったので、何とも言い様がありません。先生の説明も、飽くまで理解のない私の薄っぺらい記憶を経由しての言葉なので、大いに不完全です。まだごくごく初歩的なことしか理解出来ていませんが、何かにつけて、まず「色が脳の中にしかないこと」を意識していきたいと思います。ご回答ありがとうございました。

回答No.7

noname#175120

思い込んでるというより色を判断しているのは脳ですから…
色の認識には個人差があるとも言われます。
あなたの見ている赤が私の見ている赤と全く同じとは限らない…
これはどうやっても確認できない事です。

普通の人より多くの色の差を区別できる人もいるようですし、中には普通の人には見えない赤外線や紫外線に色を見ている人もいると聞きます。

お礼

個人差もそこまでとなると只々凄いですね。鳥の感じる色彩は人間よりも豊かだという話を聞いた事がありますが、こういうことを考えていると、一度自分の目で(脳で)そんな自分にない色彩感覚を感じてみたくなります。ご回答ありがとうございます。

回答No.6

fxq11011

目は目に飛び込む光の波長を感じ、その波長に応じた色を脳が判断し認識します。
実際に人が感じる（見る）と表現されるのは、最終的に脳が判断して認識した状態を指します。
したがって赤の波長の光を赤と認識するのはもちろんですが、白色光から青（赤の捕色）を除いた光も脳は赤と認識します。
したがって先生の言うことはおおむね正しいですが、最終的には脳がどう判断するかにかかります。
例　視野が半分かけていても、直前の状況等で脳が補正するため本人は気付かない。
つまり光を感じていない、にも関わらず見えている（脳が補正して認識）＝光の有無に関係なく色を認識することもありうる？
これら脳の働きを除外して考えれば、先生の言うとおり、衛星写真で同じところでも違った内容の写真があります、これは光の波長（色）を選択して透過、不透過するフィルターを通しているためです。

お礼

>白色光から青（赤の捕色）を除いた光も脳は赤と認識します。
やっぱりこの事実が普段の私達の感覚とは異なりますね。目で見て、脳で感じて、或いは感じる前に補正されて、結果的に赤になる場合もよくあるんですね。ご回答ありがとうございました。