キッズアイランドシャボン玉をかんさつしよう

虹(にじ)が見える、シャボン玉

きらきら光るシャボン玉。
いろんな色に見えるけど、本当は、なに色なのかな?

シャボン玉は、色が変わる!

シャボン玉の色をよく見ていると、割れるタイミングがわかるよ。
最初は虹(にじ)色だけど、時間がたつと、別の色に変わって見えるんだ。
まずは、どうしてシャボン玉に色がつくのかを説明するね。

シャボン玉の色のひみつ

どうしてシャボン玉が虹(にじ)色に見えるのか、考えてみよう。
虹のでき方はもう知っているよね。
太陽の白い光にはいろいろな色の光がまざっていて、それが雨つぶで反射(はんしゃ)したり、屈折(くっせつ)したりすると、いろいろな色に分かれて虹(にじ)になるんだったね。
シャボン玉が虹色に見えるのもこれと同じなんだよ。太陽の光が、シャボン玉の膜(まく)で反射したり、屈折したりしているからなんだ。
でもね、シャボン玉の虹色は、空に見える本物の虹とは、でき方が少しちがっているんだ。
シャボン玉の膜は、厚さが1ミリメートルの1千分の1ぐらいで、とてもうすいんだけど、膜の外側だけじゃなくて、内側でも太陽の光をはね返しているんだよ。膜の外側ではね返った光と内側ではね返った光、2つの光がちょうど重なるときは強めあうけれど、重ならないときはおたがいに打ち消しあって、弱くなってしまうんだ。
これを「光の干渉(かんしょう)」というんだよ。

光には波の性質(せいしつ)があって、山と谷をつくりながら進んでいくんだ。この山と山の幅(はば)のことを「波長(はちょう)」とよぶんだけど、波長の長さによって見える色がちがってくるよ。
波長は、山と山が重なると強めあい、逆(ぎゃく)に山と谷が重なると打ち消しあってしまうんだ。
たとえば、青い波長の2つの光があって、山と山が重なると、強めあって青い光が見えるよ。でも、山と谷が重なると、打ち消しあって、青い光は見えなくなるんだ。
つまり、赤く見えるところは、赤い波長の光が強めあっているってことだね。

光の波を表した図。波の山と山の間の長さが波長で、波の山と谷の間の長さが光の明るさをしめす。
波長が同じだと山と山が重なり合う。波長がちがうと山と谷が重なり合う。

色が変わるわけ

シャボン玉は、場所によって見える色がちがうよね。それは、シャボン玉の膜(まく)の厚さ(あつさ)が、場所によってちがうからなんだ。
膜が厚いと、内側ではね返る光が進む距離(きょり)は長くなるよね。距離が変われば、光の重なり方も変わってきて、強めあう光の波長(はちょう)がちがってくる。だから、色が変わるんだ。
風がふくと、シャボン玉の色が動いて見えるけど、それも、風によって膜の厚さが変わっていくからなんだよ。

青く見える部分の膜の厚さでは、外側と内側で反射した青色の波長同士が重なって強められている。
膜の厚さが違うと青色の波長同士がうまく重ならないので違う色に見える。
赤く見える部分の膜の厚さでは、青色の波長は重ならないが、赤色の波長同士が重なって強められている。

割れるときのシャボン玉の色

シャボン玉が割れる(われる)のは、膜(まく)の水分が蒸発(じょうはつ)して、かわくからなんだ。
膜の厚さが1ミリメートルの1万分の1ぐらいまでうすくなると、シャボン玉は形を保つ(たもつ)ことができなくなって、割れてしまうんだよ。
膜がうすくなると、膜の外側と内側とで、光の進む距離(きょり)の差が少なくなるよね。そうすると、光の色が分かれにくくなるから、虹(にじ)色ができなくなるんだ。
シャボン玉の膜の水分は、じぶんの重みで下にさがるから、シャボン玉の上の方の膜が一番うすくなるよ。だから、そこを見ていれば、シャボン玉が割れるタイミングがわかるんだ。
割れる前には、黄色っぽい色から透明(とうめい)になるから、よくかんさつしてみようね。

シャボン玉の色をかんさつしよう

大きなシャボン膜(まく)を作って、色がどう変わるか、かんさつしよう。

用意するもの

はさみ。茶わん。皿(さら)。液体洗剤(えきたいせんざい)、食器あらい用を使ってください。水。紙コップ。

やってみよう

  • まずは、紙コップの上のほうを切って、シャボン玉のワクをつくろう。
  • 紙コップの上から5cmぐらいのところで切るといいよ。
  • 茶わんに、水100ml、液体洗剤(えきたいせんざい)10mlを入れ、ゆっくりまぜてシャボン液(えき)を用意しよう。
  • あわが立たないように、静かにまぜてね。
  • 水と液体洗剤の割合(わりあい)は、10対1ぐらいがちょうどいいよ。
  • 皿にシャボン液(えき)を入れ、紙コップの切り口をひたそう。
  • シャボン液は、少しあればだいじょうぶだよ。
  • 紙コップをそっと持ち上げてから、さかさにして、シャボン玉をかんさつしよう。
  • 太陽や電灯の光があたるところで、光を反射(はんしゃ)させてかんさつすると、色がきれいに見えるよ。
  • シャボン玉のうしろが暗いほうが見やすいよ。
  • シャボン玉の色がどう変わるか、かんさつしよう。
  • 紙コップをななめにすると、見え方がちがってくるよ。
  • 風がふくとシャボン玉のもようが動くことも、たしかめてね。
  • 割(わ)れる前、シャボン玉の色はどうなるか、かんさつしよう。
  • 上のほうが透明(とうめい)になると割(わ)れるから、色に注意して、かんさつしよう。