hirax.net::Keywords::「レイリー散乱」のブログ

■青空のレイリー散乱を眺めて、太陽の場所を感じとろう!?　

　空に浮かぶ太陽の方向に対し直交する方向の青空を眺めれば、レイリー散乱で強く偏光した太陽からの光を見ることができます。だから、青空を偏光板を通して仰ぎ見ると、太陽の方向から90°の向きの青空を、偏光板を回して眺めると、明るくなったり暗くなったりします。

　けれど、人の目は「明るくなったり・暗くなったりするもの」には、それほど敏感ではありません。だから、「偏光板を回して眺める」というやり方では、どの方向に偏光板を回した時が一番暗くて、どの方向に偏光板を回した時が一番明るいなんていうことは、結構わかりにくいものです。

　人の目は「明るいものと暗いものが隣り合わせにある」場合には、結構敏感に感じ取ることができます。人間の目は、空間的な差異にはとても敏感で、いわば一種の微分器のようなものだからです。

　だから、下の動画や右の写真のように、偏光版（の偏光方向）を直交するように配置して貼り合わせたものを作り、それを通して青空を眺めてみると、偏光の方向がとてもわかりやすいものです。貼り合わせ偏光版を回転させてみれば、隣り合う箇所の明暗が一番強くなる向きはすぐわかります。

　ちなみに、偏光版を使わずとも、実はヒトは偏光の有無や偏光方向自体を眺めることができます（ヒトは電磁波の振動方向を見ることができるか？）。だから、コツをつかんだ人であれば、太陽を中心に90°の円を描く領域を黄色く感じ取ることもできるかもしれません。

　残暑が続く毎日ですが、青空のレイリー散乱を眺めて、太陽の場所を感じってみるのも、少し面白いかもしれません。

■オート３輪が排気ガスをまき散らしてた「あの時代」の夕焼けを眺めてみよう。　

　「”三丁目の夕日”の頃は大気汚染も酷くて、全然美しい時代じゃなかった*」みたいな話を読んで、ふと考えました。大気汚染が酷いならとても夕焼けが美しそうだ…。というわけで、ド派手にエアロゾル２倍の汚染状態にして、夕日レンダリングしてみました。その結果が、下に貼り付けた画像です。一番左が基準画像で、真ん中が「エアロゾル２倍な大気汚染時代」です。レイリー散乱の影響で、綺麗で赤みがかった綺麗な夕暮れ空になりました。

*三丁目の夕日の舞台となった昭和三十年代は大気混濁係数の変化を見ると、まだ大気は（現在と比べても）まだそれほど汚れてなかった時代のようです。

　そこで、さらに調子に乗り、エアロゾルを「倍々ゲーム」で倍返しだ！（古い）という感じでさらに大気汚染の度合いを増やせば、もっともっと美しいはず！と「大気汚染が進んでいるという北京の夕日」をレンダリングしてみた。それが、一番右の景色です。

　…うーん、これは少しばかり、暗く陰り過ぎな夕暮れ景色になってしまったかも。

■肌色絵の具と赤ボールペンで、「赤い血が流れる静脈が青く見える理由を実感してみよう！　

　「赤い血」が流れてるはずの静脈が「青く」見える理由（納得したい人向け）を実感するために、肌色（かつて「肌色」と呼ばれていた色）絵の具と赤ボールペンで実験をしてみました。

　「皮膚下部に静脈がある箇所の色」と「周囲の皮膚部分の色」を比べると、「皮膚下部に静脈がある箇所の色」は（周囲に比べると）青色光の強さは他の部分と同じくらい強く返ってくるのに、赤色の光は周囲よりも少ない量しか返ってこない…というわけで、「（近傍周囲と比較すると）皮膚の上から見た静脈が青色がかる」ということになります。**

「赤い血」が流れてるはずの静脈が「青く」見える理由（納得したい人向け）

　水に溶かした肌色絵の具を試験管に注ぎ入れ、その中に赤ボールペンの芯を入れてみます。赤ボールペンの芯は「脱酸素化ヘモグロビン*により暗赤色に見える静脈」を模しています。肌色の腕ならぬ肌色の（おそらく材料的にはミー散乱・レイリー散乱で模せる程度の）光拡散体に、暗赤色の静脈ならぬボールペンの芯を入れてみます。

　すると、肌色光拡散体の中に入れた赤ボールペン芯は、試験管表面近くにあると赤く見え、表面から離れて・内部にいくほど薄蒼色に見えてきます。静脈の深さ次第で（近傍周囲の反射スペクトルと比較して）蒼色光が多くなり・蒼色に見えたりすることや、血マメができた箇所が深くなると（皮膚表面からの距離が長くなると）青い血マメに見えてくるんだろうなぁ…と実感できたりします。

　…というわけで、１００円ショップで買った赤ボールペンと肌色絵の具、トータル２００円ナリの体感実験をしてみました。

---------------------
*「酸化ヘモグロビン」だと「Feイオンがすべて酸化したメトヘモグロビン」になってしまうので、「酸素と結合しているヘモグロビン」は酸素化ヘモグロビン、酸素と結合してないヘモグロビンは脱酸素化ヘモグロビンが適切だろうと松延先生に教えてもらいました。

---------------------
**５０年前に「テレビジョン」に掲載された解説論文「肌色（富士写真フィルム研究所　鉅鹿明宏）に、おおよそ解説されています。