石鹸膜の色は、なぜコサイン変換で決まるのか

The Colors of a Soap Film

石鹸膜の色は、なぜコサイン変換で決まるのか

石鹸膜の色は膜の厚さで決まり、反射スペクトルは波数に対して単一のコサインになる。膜の表と裏で反射した光の干渉をFresnel係数で計算し、CIEの等色関数とD65光源を掛け合わせると、色は3つの重み曲線のコサイン変換として表せる。厚さ0では反射が完全に打ち消されて黒い膜になり、厚くなるにつれて青灰色から紫、緑、桃色へと色が移り変わる。ニュートンが記録した色の帯の順序も、この計算で再現できる。

厚さ0ではコサインはすべての波長で1になり、膜は何も反射しない。2つの反射が正確に打ち消し合うのだ。
  1. JKCalhoun

    C. V. Boysの小さな本「Soap-Bubbles and the Forces Which Mould Them」[1]、[2]、[3]が大好きでした。

    彼は(他のことにもまして)石鹸膜の色について語っています。読んだ後、サンフランシスコのエクスプロラトリアムで大きなシャボン膜の展示を見て魅了されました——膜の上部(薄い部分)と下部(厚い部分)で色が違うことに気づいたのです。

    シャボン膜が蒸発して薄くなり始めると、最終的には弾ける直前に無色(黒っぽく見えるのでしょう)になります。

    色のセクションはさておき、本全体が推論や科学的方法などの美しい例です(まるで物理学の学生向けに提示されているかのようですが、それでも素人にも容易に理解できます)。

    [1] https://archive.org/details/soapbubblestheir0000cvbo/

    [2] https://archive.org/details/SoapBubbles-English-C.V.Boys/

    [3] https://www.gutenberg.org/ebooks/33370

  2. schobi

    プロセスを逆に考えてみてください——それにより、白色光と3つのセンサーだけで厚さ計を構築できるでしょう。あるいは、堅牢性のためにさらにいくつか追加するかもしれません(ams osramのマルチスペクトルセンサーがあります)。

    しかし、なぜそれが必要になるのかはよくわかりませんが…

    光の偏光を測定するデバイスでも同様の効果があります。白色光を導入し、直交偏光フィルターを使用します。回転量に応じて同様の色パターンが現れます。自動デバイスはまだ見たことがありませんが、色を手動で評価するのです

  3. grenoire

    なんて素敵なグラデーションパターンなんだろう。

この日のほかの記事

2026-10-28