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影ができるのはなぜ?~光の直進性と遮るものが作る「暗い部分」~

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太陽の下で手をかざすと、地面に自分の手の影ができます。

ライトを当てれば壁に影が映りますし、木の葉の影が揺れる光景にも季節の風情を感じます。

でも、なぜ影はできるのでしょう?

今回は「影ができる理由」を、光の性質に注目して解き明かしていきます。

そもそも影とは何?

まずは「影の定義」から確認しましょう。

影(かげ)とは、光が物体に遮られて、光が届かなくなった場所のこと。

つまり、影は「光が来ない部分」として生まれるんですね。

光はまっすぐ進む「直進性」

影ができる最大の理由は、

光がまっすぐに進む性質(直進性)をもっているからです。

たとえば太陽の光や懐中電灯の光は、基本的に一直線に進むので、

途中に物体があると、その後ろには光が届かず、暗い部分が生まれます。

これが影です。

影には「2種類」ある!

影には、実は2種類あるのをご存じですか?

① 本影(ほんえい)

光がまったく届かない、完全に暗い影。

→太陽の光など「1つの強い光源」の場合にくっきりとできます。

② 半影(はんえい)

一部だけ光が届く、少しぼんやりした影。

→複数の光源があると、光が重なって部分的に照らされることがあります。

たとえば教室の蛍光灯など複数の光があると、物体の影がふちがぼやけたように見えるのは半影のためです。

なぜ木の葉の影がギザギザに見える?

木陰を見ると、木の葉の影がはっきり映っていることがあります。

これは、太陽が「点光源」に近い強い光源であり、葉っぱの形で光がはっきり遮られているから。

また、木漏れ日(こもれび)で丸い光の粒が地面に見えるのは、

葉のすき間が小さな「ピンホール」になって、太陽の像を映しているからなんです。

光が曲がったら影はできない?

もし光が自由に曲がって進めたら、物体の後ろ側にも光が回り込んで、影はできません。

でも、光は基本的に直進するので、障害物があるとその背後には光が届かず、影ができるんですね。

ただし!

【例外】光が「回り込む」こともある

光の波としての性質(波動性)に注目すると、回折(かいせつ)といって、

狭いすき間を通ったときに少し広がることがあります。

この現象は特に波長が長い光(たとえばラジオ波など)で目立ちますが、

日常的な可視光ではほとんど無視できるため、影はくっきりとできるのです。

まとめ

  • 影は光が物体に遮られてできた、光の当たらない部分
  • 光はまっすぐ進む(直進性)ため、影ができる
  • 光の当たり方で本影・半影のように影の濃さが変わる
  • 木漏れ日やぼんやり影など、いろんなバリエーションがある
  • 光の「波としての性質」によっては影がぼけることもある(回折)

影は何気ない自然現象ですが、そこには光の物理法則がしっかり働いています。

次に自分の影を見つけたら、「今ここに光があたって、遮られているんだな」と思ってみてください。

理科や物理の面白さが、日常の中に見えてくるかもしれません!

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