1章:太陽光と屈折率と反射率
作成2019.05.13
- 太陽光
人間の目は紫(波長380nm)から赤(波長750nm)まで認識できると言われています。
また、太陽の表面温度は約5505℃程度と言われています。高温物体から放出される光のスペクトル分布は
光の不思議と応用-5章:黒体輻射の黒体輻射の式
で計算できます。計算結果グラフを以下に示します。
太陽表面から放出された光のスペクトルは可視光の範囲において、ほぼなだらかで一様と考えることができます。
オゾン層や大気層で一部の光は吸収されたり、散乱したりしますが、ほぼ一様です。朝や夕方は青の光が吸収散乱し
赤くなります。
- 屈折率の波長特性
光の不思議と応用-8章:屈折率の波長特性の計算引式は
(8-11)式によれば、任意の角速度ωにおける複素屈折率nは、3個の定数で 決定できることになります。
ω0は固有振動角速度、ωpはプラズマ振動角速度、 γは粘性係数です。
これは、物質に依存する定数です。
光速をCとすると角速度ωは波長λに変換できます。
λ =2πC/ ω
となります。
ここで固有振動角速度ω0に対応する波長λ0が紫(380nm)から赤(750nm)の間にあるとします。
とりあえず
λ0=600nm
λp=3000nm
γ=1.00E+12
として計算した結果のグラフを以下に示します。
固有振動角速度ω0に対応する波長λ0に一致する波長で屈折率が実数部、虚数部ともに最大となります。
屈折率が大きいと反射率が高くなることが予想できます。
- 反射と屈折の法則
光の不思議と応用-9章:反射と屈折の法則の反射率計算引式は
上記計算式において、N0は空気の屈折率で、実数部が1、虚数部が0となります。
N1は物質の屈折率です。N1の値を図1-2の値を代入し、計算した結果をグラフにすると以下のようになります。
上記のグラフからλ0=600nmと一致する波長で反射率が最大となることがわかります。
以上の検討から、固有振動角速度ω0に対応する波長λ0が紫(380nm)から赤(750nm)の間にある物質が鮮
やかな色を持つ染料となることが予想できます。
しかし、実際の草木の成分とその特性を知ることは困難であり、草木染の色だしは試行錯誤となります。
2章:被染色物の選定と媒染の原理に行く。
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