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鏡とは?

子供の頃に読んだ天文の本に、天文学者のハーシェル(Frederick William Herschel, 1738〜1822)の妹は、昼間、兄の天体望遠鏡の反射鏡を磨いたとありました。
子供向けの本だったので、兄妹愛を誇張してあったのかも知れませんが、当時の反射望遠鏡の鏡は表面にコーティングがしてない金属鏡だったので直ぐに曇ってしまったのです。
ところで、天体望遠鏡の鏡に限らず、ご神体とされた古代の鏡から現在に至るまで鏡は金属でつくられています。
日常使っている鏡は、ガラス板の裏側に銀やアルミを着けたものですし、天体観測用の反射望遠鏡は放物面に磨いたガラスの表面にアルミを蒸着させたものです。
100円ショップで売られている鏡にはアルミ板の表面にコーティング?しただけの物が見られます。

では、どうして、古代から現代に至るまで、鏡は金属でつくられているのでしょうか?
鏡として使えるためには人間が見える全ての色(可視光の波長)で、鏡に入った当たった光と反射する光がほぼ同じ強さでなければなりません。
鏡は鏡に当たった光の反射を見ているのですから、色によって反射する光の強さが異なると、色の付いた顔を見ることになってしまいます。

ここで、話を金属に移します。
金属には原子を離れて自由に動ける電子(自由電子)がたくさん含まれています。
このために、金属は電気をよく通すわけです。
ところで、電子に光が当たると、電子は当たった光によってエネルギーをもらって電子が持っているエネルギーの値が大きくなります。
しかし、身分不相応なエネルギーを持っているのと落ち着かないので光として放出します。
このとき電子が放出する光を反射光として見て、私たちは物の存在を知り、反射光の強弱でその物に色があると認識しています。
金属にたくさん含まれている自由電子は、光が当たってエネルギーが高くなると、 当たった全ての色の光で、再び光として当たった量と同じだけ放出します。
このために、金属は鏡として使われているのです。

それでも、金や銅のように色があるのは、金属によって自由電子が放出できるエネルギーの大きさに違いがあるからです。
黄金色を放つ金では、青や紫系の色は金の表面上の自由電子では吸収できじに内部まで通します。
金箔を通して景色を見れば青っぽく見えます。
そして、反射する光が混ざると黄色に見え、かつ、入った光と同じ大きさの光なので光って見えます。これが、黄金色です。
金かと思ったら、アルミ箔の上に黄色のセロファンが重ねてあるのと同じです。

金属鏡が曇るのは、表面の自由電子が酸素と結びついて酸化するからです。


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