０５、透過と散乱

透過と散乱

☆☆　まづ最初にお断りしておきます　☆☆　　　　
　（旧三原色式の図面の借用）
　これまでの話で、旧三原色は誤りで　実際の色光の帯域は(可視光線範囲の中でナク)(近紫外〜近赤外)領域にまで拡がったモノとのお話をつづけてきました。
　しかし今回の「光と色・補色・フィルター関係の話」では、この広範な「熱擾乱光の分布範囲」を三原色のように見て(置き換えても殆ど支障ナク)説明出来るので・・、旧三原色用の図面なども、そのまま借用して説明をしています。・・色並びの詳細では違う面がアルので(要注意)デス。

　（散乱光）
　物体に光が照射されると、その表面は(光を選別して、一部を返す)ので、私達は、その光を(色や形)として認識しています。　一般的に(表面で光が返された)ように見えるので「反射光)」と呼ばれるコトが多いのですが(上の図でも)、これは誤りで・・、正確に「散乱光」と呼ぶべきです。
　前記の光は一旦物質の表面から中に入り、物質の分子に衝突(進路変更を繰り返して)一部が表面に舞い戻ってきたモノなので、光の強度は大きく下がり、進路はバラバラ・・で散乱光と言います。.

（鏡面反射）
　水面や平滑金属面や結晶面などで、人の顔や姿が写って見えるのが(鏡面反射)で、　物質の表面に光が来たとき、光の(強度はそのまま)進路だけが変わる・・のが反射で、　反射面に垂線を立てると、入射角と反射角度が等しく、他の要素(強度や色)もそのままですが・・、詳しく見ると（反射点で光の位相が反転する)コトに留意して下さい。

(散乱・透過光の旧色彩の図面）
　上図の左側が、(Ａ)散乱光と(Ｂ)透過光の図面です。
＊、実際の色光範囲を、これまでよりも域外へ大きく広げて考えて下さい
＊、下のＢ図面では(文字では表面反射が書かれてますが)で（反射の残りが溶液に入る）のと違っています
＊、Ｃ図も、物質の表面での吸収と内部吸収を(同一視して)区別していません。
　　　また、色別の反射率は、明るさなのか、光強度なのか不明です

(帯域フィルターの特性）
　進行する光にとって、分子構造の並びは、格子状の網目のように見えます。　網目の効果は、光の波長や方向によって異なりますが、一般的には「ある周波数(波長)を境にして、それ以上(または以下)を通過（または抑制）させる」モノがあり、帯域通過(または抑制)フィルターと呼びます。
　両特性を組み合わせて、一定の帯域を(通過または抑制)する型もあります。

（Ｆ’層の厚みと光の減衰）
　右側の(第４図)は、水溶液やフィルター層に入った光がどのように減衰するか、を示したモノで、この図の場合、　一枚分の厚み(深さ)で７０％になり、２枚で５０％・・と減衰しています。　２層で５割減衰しましたが、３割が上へ向かって散乱光になり、２割が吸収されて消滅です。上に向かう光は始めは深さに比例して増えますが、次第に少なくなりますが、これも或る程度の深さまでで、上向き光の積算値は一定の値で落ち着きます。

　水溶液などの場合、上から照射された光は、水中に入って、分子に衝突(エネルギー交換)して、進路を変えられて
＊（一部は反転して水面に向かいます。　←（散乱光として上から見える光デス、グラフ上部は、返り光の強さと積算値）
＊　他は更に奥へと進んで・・衝突を繰り返しながら奥へ進む光が透過光です）。←（水の密度は均一なので、透過光は、水面からの深さ(一定の比率)で減少します。（赤色の曲線の下部）
＊　進路変更を繰り返す度に(エネルギー)を失って消滅するものもあります、（赤と緑の間）
　＊　固体は密度が高いので、深くは潜らず浅くて表面色(散乱光)が決まりますが、液体などでは深くまで潜る(透過光)ので、フィルタ層の厚みで効果が違って来ます。

（Ｆ’の波長特性）
　(青い)光ほど周波数が高く屈折率が高いので、水深が浅くても素早く水面に戻りますが、
　(赤い)光ほど周波数が低く屈折率が低いので、水面深くに潜ってから水面に戻ります。
従って、この戻り(散乱)光の特性（波長や強さ)は、物質の屈折率や減衰率によって違います。　←（特に色特性が顕著になるものを「色料」として使ってきました。）