ガラス2枚とセロハンテープで虹が作れる？光の『干渉』を手作り装置で見てみた【くさび型の干渉】
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
2枚のガラスを重ねるだけで、虹色の縞模様が現れる——そんな魔法のような現象が、実は身近な材料で再現できます。しかも必要なのはスライドガラス2枚とセロハンテープだけ。今回は「くさび型干渉」と呼ばれる光の不思議な現象を、手作り装置で観察してみました。
くさび型干渉とは何か。光が「波」だから起きる現象
まず、なぜこんな縞模様が現れるのかを少し説明します。光は波の性質を持っています。2枚のガラスの間にわずかな空気の層があるとき、光はその上面と下面の両方で反射します。この2つの反射光が重なり合うとき、波の山と山が重なれば明るくなり、山と谷が重なれば打ち消し合って暗くなります。これが干渉という現象です。
そして、2枚のガラスが作る空気の層の厚さは、くさびのように場所によって少しずつ違います。この厚さの違いによって、強め合う色と弱め合う色が場所ごとに異なるため、虹色の縞模様として見えるのです。
実はこれ、シャボン玉の虹色や、水たまりに浮かぶ油膜の模様とまったく同じ原理です。日常の中に、すでに同じ現象が潜んでいたのです。
装置の作り方——材料はたった4つ
今回使ったのは大型のスライドガラス2枚。作り方はとても簡単です。2枚のガラス板の片方にセロハンテープを貼ってわずかな隙間を作り、もう片方を重ね合わせます。そしてガラスをクリップなどで強く押さえて接近させます。
セロハンテープ1枚の厚さはおよそ0.05ミリメートル（50マイクロメートル）。この髪の毛の太さの約半分ほどの隙間が、光の干渉を生み出す舞台になります。スケールで言えば、光の波長はその1000分の1以下。わずかな空気の層の中で、光は精密に干渉し合っているのです。
観察してみると——指の近くに虹色の縞が現れた
指などでさらに押して太陽光などを当てると、薄っすらと縦縞の模様が現れます。こちらの動画をご覧ください。
指の近くに虹色の縞模様が見えるのが確認できますか？
指で押した部分の近く、つまり2枚のガラスが最も近づいている場所に縞模様が現れているのがポイントです。ガラスの間隔が狭くなるほど干渉の条件が変わり、縞の間隔も変化します。縞の間隔を測れば、実は空気層の角度（くさびの角度）まで計算できてしまうほど、この現象は精密なものです。なかなか見るのが難しいので、目線を傾けてみてくださいね。光の入射角を変えることで、縞模様が見えやすくなります。
これは「精密測定」にも使われている技術
実はこのくさび型干渉、現代の産業でも大活躍しています。レンズや半導体の製造現場では、表面のわずかな凹凸を干渉縞のパターンで検査する技術が使われています。縞模様が乱れていれば表面に歪みがある証拠——光の波という非常に繊細なものさしで、ナノメートル（100万分の1ミリ）の世界を測っているのです。
2枚のガラスとセロハンテープで再現できるこの実験は、最先端の光学測定技術と同じ原理を体験できる、とても贅沢な実験とも言えます。ぜひ晴れた日に窓際で試してみてください。光の正体が「波」であることを、目で感じられる瞬間です。
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