やさしい物理講座ｖ33「偏光サングラスで見えた反射光の『虹の輝き』」
古希にして見えた神様（天使）からのお招きなのか。と一瞬、興奮した。
興奮止まぬ間に見た通りの図を書き上げた。それが次の図である。今回はその図「虹のリング」の掲載と浅学菲才ながら科学的分析を試みた。
2021.12.17
さいたま市桜区
理論物理研究者 田村 司
はじめに
前述したように、吾輩は古希であり、人生を一生懸命生きてきた。
『虹の輝き』を見たときは、「いよいよ、天国から、あの世へのお呼びがかかったのかな」と思った。
それは、それは美しく輝く宝石のような輝きを持った丸い虹であった。
よく目を凝らすと、あらゆる角度から、美しく輝く宝石のような丸い虹に囲まれたのであった。
このような神秘的な現象に遭遇したが、残念ながら吾輩は無神論者であるので、神の予言と思わずに、冷静に、科学的分析を心掛けたのである。それの科学的分析を次に記す。
置かれた状況と周りの環境
2021.12.15 午前9時ごろ 吐く息が白くなる程冷えていた。
偏光サングラスをして、マスクをしていた（我ながら、人相が悪く見え、反社会的勢力の一員に見える）。マスクの隙間から吐く息が上昇してサングラスを曇らせたのである。
突然、サングラスの中に、経験したことのない「虹のリンク」が現れた。
この「虹のリンク」は、数個発生した。
発生場所は太陽の光を浴びた反射光（光沢のある物質又は表面が氷結している物質）が多数、偏光サングラスに飛び込んできたのである。
偏光サングラスを外して反射光を見ると「虹のリンク」は見えないのである。サングラスの内側には吐いた息で若干曇っていた。
そこに見えたのが次の図である。
「虹のリンク」の図の再現
虹という現象の科学的分析
光は『空気中から水やガラスに入るとき』、また『水やガラスから空気中に出るとき』に折れ曲がる性質を持っている。光が折れ曲がり、角度が変わることを『屈折する』と言う。そして、波長（振動数）によって物質中の光速度も変わる。それが、現象として屈折として現れる。光粒子として見た場合は屈折率と捉える、電磁波としては比誘電率として捉える。
プリズムを使うと光は波長によって屈折率が異なるので、「赤、橙（だいだい）、黄、緑、青、藍（あい）、紫」の７色に分かれる。次のように分光現象が起こるのである。
虹とブロッケン現象を検証
ブロッケン現象とは観測者の後ろにある太陽から光が差し込み、雲や霧にできた影の周りにまるで虹のような輪ができる現象のことです。内側が青く、外側が赤色になります。ブロッケンとはドイツの山の名前です。
日本では御来迎、山の御光、仏の御光などと言われます。日本では神々しい名前で呼ばれていますが、欧米ではこの現象によってみられる影がブロッケンの妖怪と呼ばれているのです。日本と欧米で逆の扱いとはおもしろいでね。この現象は虹のような色が見えますが、虹ではないことに注意してください。
虹のスペクトルの解説
光の場合は波長の違いが色の違いに相当する。可視光線の波長は長い方から、6.563×10-4mm 赤、5.893×10-4mm 橙色、5.800×10-4mm 黄色、5.461×10-4mm 緑、4.861×10-4mm 青、4.340×10-4mm 藍色、3.968×10-4mm 紫という順である。赤橙黄緑水青紫となったのは虹と同じである。
ニュートンリングとの比較
ニュートンリング（ニュートン環）とは、光の反射がずれることでできる縞模様のことです。
第一条件は平面ガラスの上に、大きな曲率半径を持っている平凸レンズを載せることです。下の図は表示が逆であるが悪しからず。
そのレンズの上方から単色光をあててのぞき込むと、同心円状に明輪と暗輪が繰り返されます。
この縞模様が、通称「ニュートンリング」と呼ばれるものです。
出典：受験のミカタ
偏光サングラスに見えた虹のリンクの復元図は次の通りであり、ニュートンリンクの干渉縞とは違うことが分かる。
太陽からの光の経緯とMy Opinion.（総合考察）
太陽からの光（偏光なし）⇒反射物（光沢のあるもの）反射により偏光がおこった限定された（偏光された光のみ）。⇒サングラスと目の間には他からの余分な光が減少する。それが吐息による水滴への散乱防止効果。⇒さらに偏光グラスによりさらに散乱しにくい厳選された分光しやすい光が、吐息による水滴がプリズムの効果を発揮し、半球の形状でプリズムと同じ効果を引き起こし円形状の虹のリングを作り出したと思われる。
To be continued . See you later ！
参考資料・参考文献
【高校物理】光の干渉発展形②！ニュートンリング【波動】 | お茶処やまと屋 (ochadoko-yamatoya.com)
【物理】ニュートンリングとは？たった1つの光の干渉問題で理解できます！ | 受験物理 Set Up (xsrv.jp)
ニュートンリング | KoKo物理 (kokolainen.com)
偏光サングラスとは？原理と仕組みがスグ分かる | 偏光サングラスといえばレイズ-RAYIZ OPTICS
偏光とは何か？ ～光の持つ 2 つの状態～ - 太陽の科学館 (solarphys.com)
キヤノン：技術のご紹介 | サイエンスラボ 水面はなぜ光るの？ (global.canon)
偏光の基礎理論とその応用 (hiroshima-cu.ac.jp)
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