子供用ランドセル

色の三原色で幻想的な写真を撮ってみよう(VONDSランドセル自由研究コラム)

7ハサミ色の三原色で幻想的な写真を撮ってみよう(VONDSランドセル自由研究コラム)

 

夏休みといえば自由研究の宿題です。「何でも自由に調べていいよ」と言われると、かえって何をしたら良いのか迷ってしまい、毎年子どもたちを悩ませます。そこで今回おすすめしたいのが「色の三原色を使った実験」です。

道具さえ揃えれば簡単にでき、危険もありません。実験そのものは1日で終わります。小学1年生からできる手軽な自由研究です。しかし手軽とは言っても「どうしてそうなるのか?」を突き詰めていくと、非常に奥深い科学の世界に入り込みます。

「色の三原色」題材はよく知られた、ありふれたものです。けれども、工夫次第で「幻想的な面白い写真」を撮ることができるのです。ちょっと視点を変えてみることでオリジナリティの出しやすい自由研究ですので、テーマに迷ったときはぜひチャレンジしてみてください。

1準備物準備する道具

実験にあたって準備する道具は

・カラーセロファン(赤、緑、青の3色)

・懐中電灯 3個

・セロハンテープもしくは輪ゴム

の3点です。カラーセロファンは、文房具店やホームセンターに売っていますが、大きなお店に行かないと見つけるのが難しいかもしれません。カラーセロファンを1番見つけやすいのが実は100円ショップです。4色25枚入りセットで100円と、安価に手に入ります。

懐中電灯についても、100円ショップで入手するのがおすすめです。実験の性質上、懐中電灯を3個用意しないと成り立ちません。準備物は多いものの、すべて100均で手に入るものばかりです。全体の予算は500円あれば十分です。

 2セロファン

懐中電灯にカラーセロファンを取り付ける

カラーセロファンを懐中電灯に取り付けて、セロハンテープなどで接着します。あるいは、輪ゴムでぐるぐる巻きにしてセロファンを固定します。使うセロファンは「赤」「青」「緑」の3色です。

赤、青、緑は「加法混色の三原色」と呼ばれ、この3色を混ぜあわせることでありとあらゆる色を作り出すことができます。テレビやパソコンの液晶ディスプレイなどは、すべて赤・青・緑の3色の光によって色が表現されています。(これをRGBカラーモデルといいます)

今回は自由研究ですので、もし他の色のセロファン(黄色や紫など)があれば、そちらも取り付けて実験をしてみましょう。

 

「緑」と「赤」で「黄色」を作ってみる

3赤と緑準備ができたらさっそく実験を始めてみましょう。

部屋を暗くして、懐中電灯の光をつけます。すると壁にセロファンの色に応じたカラフルな光が投影されます。もしも色が薄いなと感じた場合には、同じ色のセロファンを2枚重ねて懐中電灯に貼り付けると良いでしょう。

目を痛める可能性があるため、懐中電灯の光を直接目に向けて長時間見ないよう注意してください。

ここでは「緑色の光」と「赤色の光」を重ねたときに、何色に変わるかを実験してみます。「何色に変わるだろうか」という自分の予測を事前にレポートに書いておくと、あとでまとめやすいです。

4黄色結果は写真のようになりました。ちょっと分かりづらいかもしれませんが、これは白色ではなくて「黄色」です。

色のついたライトを混ぜあわせて別の色をつくることを「加法混色」と呼びます。加法混色の三原色はすでに述べたとおり赤、青、緑の3色で「緑と赤」の組み合わせで「黄色」へと変わります。

他の組み合わせの結果については、ぜひ実験をしてご自身の目で確かめてみてください。加法混色では原則的に、色を重ねれば重ねるほどに明るい色へと変わっていきます。これが絵の具とは違うところです。

これもぜひ試してほしいのですが、絵の具ですと「緑色と赤色」を混ぜあわせると、黄色ではなく「茶色」になってしまいます。なぜ、光の場合と絵の具の場合とで、結果が違ってしまうのか。探求してみると、良い自由研究のテーマとなるでしょう。

 

セロファンを重ねあわせてみる

5減法混色ここで対照実験とするために、カラーセロファンの方も重ねあわせて色の変化を観察してみます。「色光を重ねあわせたとき」と「カラーセロファンを重ねあわせたとき」とで、作り出せる色にどのような違いが出るのか、表にしてまとめてみると分かりやすいです。

カラーセロファンを重ねるのと、絵の具を混ぜるのとは同じく、色は混ぜれば混ぜるほどに「暗い色」へと変わっていきます。このようにして色を作り出すことを「減法混色」と呼ぶのですが、これはプリンターのカラー印刷技術にも使われています。

 

(発展編)そもそもどうして色が見えるのか

この自由研究を突き詰めていくと「そもそも色はなぜ見えるのか?」という問いに行き着きます。リンゴはなぜ赤色に見えるのか、空はなぜ夕方になると茜色に染まるのか、など「色」に関する根本的な疑問が出てきます。

私たちが色を知覚するためには、まず「視覚(眼)」が必要です。光は眼のレンズである水晶体で屈折され、網膜に像を結びます。このとき光を知覚する視細胞である「錐体細胞」が働き、色を識別します。

すなわち「色を見る」とは「光(可視光線)を見る」ことと同義なのです。色の正体が光だと分かったところで、また新たな疑問が出てきます。光とは何なのか、どうして同じ光なのに色が違って見えるのか。

これに答えるためには、光が「電磁波」の一種であり、波を持つエネルギーであることを知っておく必要があります。可視光のなかで波長の長い光が「赤色」に見え、波長の短い光が「青色」に見えるようになっています。

太陽光は複数の波長の光が集まった「白色光」なので色を感じないのですが、その白色光が物体に当たると、一部の波長の光が吸収され、吸収されなかった波長の光が反射されます。そしてその反射光が眼に飛び込んできます。

リンゴが赤く見えるのは、リンゴが波長の短い光を吸収して、波長の長い光(赤色)を反射する性質を持っているからです。中学生で習う理科の範囲で難しいかもしれませんが、このように疑問をどんどん追求していくと自由研究は面白いです。

 6ライト

カラーライトで幻想的な写真を撮ってみよう

今回実験に使ったカラーライトを使うと、幻想的な光景の写真を撮ることができます。ハサミや計量カップなど、身近なモノがおしゃれなオブジェクトへと変身します。

8コップハサミを立てて、3方向からライトを当てて撮影した写真。カラーライトを使うと影そのものに色が付き、このような不思議な写真を撮ることができます。

8コップコップを写した例。コップを台の上に置き、3色のライトを下方向から当てるとうまく撮れます。

9計量カップ計量カップも神秘的なオブジェクトに様変わり。ぜひ身近な道具でいろいろと試してみてください。

 

実験結果を楽しもう

今回の「色の三原色」の自由研究は、ネットや本で調べれば、ある程度の答えが見つかってしまう研究です。(例えば、赤と緑の光を合わせると黄色になるなど)

ところが実際にやってみると、必ずしも「教科書通り」の結果が出てこないことに気づくかもしれません。じつは混色というのは、思い通りに制御するのが難しい現象なのです。例えば絵の具で色を混ぜあわせて、新しい色を作る様子を想像してみてください。絵の具の量のさじ加減ひとつで、まったく結果が変わってきます。

光の混色の場合も、カラーセロファンの色の具合や光源の明かり、部屋の暗さなどによって、結果が理論通りにはいかない場合があります。そのときは結果を尊重し「どうしてその結果が出たのか」を考え、ぜひ色の三原色の研究を楽しんでもらえたらなと思います。