雨の日に道路にさまざまな色の斑点が現れるのは、油、水、光線の組み合わせによるものです。雨が降ると、道路上の油が水と接触し、光線が油と水の表面で跳ね返り、色のスペクトルが作成されます。
子供の頃、好奇心旺盛な「初心者」の友達から、雨が降った直後に道路に現れる色の「虹」の斑点は、虹そのものであり、強力な落雷によって無数の小さな部分に分解された虹そのものであると言われたのを覚えています。虹そのもの！
当時、その仮説を完全に信じていたかどうかはわかりませんが、かなり劇的でエキサイティングに聞こえたことは認めざるを得ません。また、これらの小さなパッチを虹に対する稲妻のアクションと関連付けている人がまだどれだけいるかはわかりませんが、噂を払拭する時が来たと思います.
では最後に、雨が降った後に道路に「レインボー スポット」ができる原因を見てみましょう。
Optics at Work
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雨の日に道路にさまざまな色の斑点が現れること自体は、前兆でも魔法でもありません。それは、油、水、光線の見事な組み合わせです。そうは言っても、さらに詳しく説明する前に、媒体を通る光線の伝播についていくつかの基本的なことを理解しておく必要があります。
反射と屈折
光の反射は、非常に基本的で非常に一般的な現象です。光線が表面に当たった後に跳ね返るとき、光の反射が発生した、または単に表面がその光を反射したと言います。光を反射する (または反射するようになる) ために、サーフェスが満たさなければならないパラメーターがいくつかあります。しかし、表面が光を反射せず、通過させる場合はどうなるでしょうか?
その際、屈折が起こります。屈折は、光線が媒体を通過するときに光線の方向が変化する現象です。夜に星がきらめいて見えるのは、屈折によるものです。 (詳細については、こちらをご覧ください:星はきらめくのに、太陽はそうでないのはなぜですか?)
晴れた日に道路に虹色の小さな斑点が見えるとき、実際には反射と屈折の印象的な表示を同時に目撃しています!
レインボー オン ザ ロード
ほとんどの場合、道路には少量のオイルが存在しますが (通常は、車、バイク、トラックの潤滑油)、雨の日にしかカラフルなパターンが見られませんよね?なぜですか?
この現象は、雨が降ると、このオイルが（道路上で）水と接触するために発生します。聞いたことがあると思いますが、油と水は混ざりません。油の密度は水よりも小さいからです。油層の厚さも、分子一つくらいの薄さから、非常に厚いものまで様々です。したがって、さまざまな厚さの油層が、道路を覆う水の層の上に浮かんでいます。
事実上、光線が接触する 3 つの媒体があります。空気、油、水。
建設的干渉と破壊的干渉
光線が油膜の上面に当たると、すぐに反射するものもあれば、屈折するものもあります (つまり、光線は油の層を通過し、続いて油膜の底面で反射されます)。言い換えれば、光線の一部は他の光線よりも短い距離を移動してあなた (観察者の目) に到達するため、経路の長さに違いがあります。
光が移動する経路の長さの差が光の波長の整数倍である場合、2 つのスポットから反射された光線は互いに強化し、建設的な干渉を引き起こします。一方、光線が互いに打ち消し合う場合、相殺的な干渉を引き起こします。
簡単に言えば、油膜の厚さの違いにより、光線は異なる距離を移動する必要があり、反射後に混ざり合って色のスペクトルを生成します。
したがって、油膜による道路上のカラフルなパターンの出現は、日常生活における光学の原理の基本的でありながら魅力的なアプリケーションです。道路上の無数の小さな斑点に分解されたミニチュアの虹である油膜のアイデアがどれほどクールであるにもかかわらず、それはまったく当てはまりません!
