RAINBOW

虹はなぜ見えるのか

水滴と光がつくる、虹の原理

あなたは、本当に虹を見たことがありますか？

私たちが空に見る七色の帯は、実は、空気中の水滴のひとつひとつに灯った たった一点の色が、数えきれないほど積み重なってできた光です。一粒に近づけば、虹は七色ではなく、ひとつの色の点になる—— 光が水滴の中で曲がり、跳ね返って生まれるその一点まで、このページでは近づいて確かめられます。

実際に高速度撮影した、空中の一粒の水滴。

正面＋横同時

Combined

光路の断面（横）と、正面から見た水滴を同じ瞬間で並べる。一粒の水滴が落ちながら、光がどう屈折・反射して色が出るか、その仕組みと見え方が一目でつながる中心ページ。

無数の水滴がつくる虹

Rainbow

20万の微小な水滴が織りなす七色の虹。厚みを0にすれば整った虹、増やせば奥行きとボケ、雨も降らせられる。一粒の中の色まで超望遠ズーム可。

原理 ── ひとことで

虹は「空にある物体」ではなく、光源と観測者の位置関係が空中に描く幾何学です。反太陽点（自分の影の先）から 40.7〜42.4° の円錐上にある水滴だけが、裏面で反射した光を分光して眼に返します。だから光が動けば色の出る位置も動き、自分が動けば虹も逃げる。水滴はそれを見せるスクリーンの粒にすぎません。

角度の異なる7つの水滴。中の色の点が少しずつ変わっていく — 角度がほんの少し変わるだけで、水滴の中の**色の点**も変わる。

主虹と副虹 ── 反射の回数のちがい

水滴に入った光は、入るときと出るときに屈折します（これは2本の虹で共通）。ちがいは、水滴の中で反射する回数です。

主虹（内側のはっきりした虹）＝中で 1回反射。約40.7°(紫)〜42.4°(赤)に出て、外側が赤。
副虹（外側の淡い虹）＝中で 2回反射。約50.4°(赤)〜53.5°(紫)に出て、色の並びが逆（外側が紫）。

反射が1回増えるたびに光は少し弱まり、帯も広がります。だから副虹は主虹より淡く・約1.8倍太く見え、2本の虹の間は光が届かない暗い帯（アレキサンダーの暗帯）になります。「正面＋横同時」のページで、この1回／2回の反射が実際の光路として見られます。

使い方

ドラッグ＝視点を動かす／ホイール＝ズーム（一粒の中の色まで寄れます）
光の高さ・向きのスライダー＝光源を動かすと、虹（色の出る位置）が追従して動く
タイムライン＝水滴の落下を任意の瞬間で止めて観察（正面＋横）
奥行き・ピント・雨＝水滴群の厚みとフォーカス、雨のように降らせる（虹のページ）

物理の要点

帯：主虹 40.7°(紫)〜42.4°(赤)／副虹 50.4°(赤)〜53.5°(紫)。副虹は約1.8倍太く淡く、間は色のない「アレキサンダーの暗帯」。
色：12波長の分光を足し合わせた連続スペクトル（7色の段階ではなく無段階）。
色点の位置：主虹＝水滴の縁の 0.861R、副虹＝0.951R（最小偏角の入射角から計算）。
角度・色・帯の幅はすべて水の屈折率と幾何学から計算。操作で変えられるのは光源・視点・カメラなど、現実でも起こりうることだけ。

この原理でつくられた作品 ── Light Sculpture

アーティスト 丸山晋一 は、空中に舞う無数の水滴を高速度撮影し、一粒ずつの中に現れる色をとらえた写真シリーズ《Light Sculpture》を制作しています。このページで動かしている原理が、実際の作品ではこのように写ります。

（作品写真をここに）

作品を見る（note）→