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。

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。

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。