「光の三原色」と「色の三原色」と「色の見え方」

光の三原色・色の三原色

加法混色・光の三原色・RGB

色の混ざり方には大きく分けて2つの種類があります。

ひとつはLEDやテレビやスマートフォンのような、自ら光っている色を混ぜる方法です。

光は、重ねれば重ねるほど明るくなります。LEDなどから出る光を重ねて色を混ぜる方法を、加法混色といいます。

ただし、光の色を適当に混ぜれば必ず白色になるかというとそうはなりません。

赤色（Red）・緑色（Green）・青色（Blue）それぞれの光を適切な強さで重ねると、白色に見えます。

このように、様々な色の光を作るもとになるこの三色を特別に「光の三原色」と言います。

ちなみに、この三色を英語で表現すると「Red」「Green」「Blue」となることから、それぞれの頭文字を取って、RGBといった表現をすることもあります。

話は変わりますが、光の三原色を「赤色・黄色・青色」と信号機を思い浮かべてしまう人は、このRGBで覚えるとよいでしょう。

さて、スマホの画面でもテレビの画面でも、今では何の不思議もなく白色に発光している画面を見かけます。

このきれいな画面は、赤色・緑色・青色の光を組み合わせて色を表しています。ただし、光を出す仕組みは液晶や有機ELなどで異なり、必ず赤色・緑色・青色のLEDを使っているわけではありません。

昔から様々な色のLEDの開発が進んでいましたが、赤色や緑色のLEDは1960年代と比較的早くから開発が進んでいました。

しかし、青色LEDについては開発が難航して、20世紀中の実現は難しいのではないかと言われてきました。

そんな中、赤﨑勇教授、天野浩教授、中村修二教授の3名によって高効率な青色LEDが開発され、白色LEDの実現につながりました。白色LEDは、液晶画面のバックライトなどにも利用されています。

減法混色・色の三原色・CMY

色の混ぜ方のもうひとつは、絵具のような色をまぜる方法です。

光っている色の混ぜ方のときとは違い、絵具などの色材は光の一部を吸収します。色材を混ぜると吸収される光の範囲が変わり、反射して目に届く光も変わります。

このような色の混ざり方を減法混色といいます。

ただし色を適当に混ぜれば必ず黒色になるかというとそうはなりません。

イラストの基本モデルでは、シアン（Cyan）・マゼンタ（Magenta）・イエロー（Yellow）の三色を重ねると黒色になります。この三色を特別に「色の三原色」と言います。ただし、実際の絵具では種類や混ぜる割合によって結果が変わり、三色を混ぜても茶色や灰色に見えることがあります。

ちなみに、この三色を英語で表現すると「Cyan」「Magenta」「Yellow」となることから、それぞれの頭文字を取って、CMYといった表現をすることもあります。　

インクに含まれる色素を調べる実験として、ペーパークロマトグラフィーで水性ペンの色素を分ける実験があります。

例えば、紫色に見える水性ペンのインクにも、複数の色素が混ざっている場合があります。

そんな紫色のインクには、どんな色素が含まれているのでしょうか。

つまりインクに含まれる色素を分けて調べるのが、ペーパークロマトグラフィーです。出てくる色はペンの種類によって異なり、必ず赤色や青色に分かれるわけではありません。

ペーパークロマトグラフィーで水性ペンの色の分解実験

1．ペーパークロマトグラフィーの原理色を分解できるのか？ どうしてペーパークロマトグラフィーで色を分解することができるの？ 色を分解するための原理を理解するためには「１．色のでき方」「…

自由研究としてよく扱われているテーマでもありますので、光の三原色や色の三原色に興味のある方はぜひペーパークロマトグラフィーの実験にチャレンジをしてみてください！

色の見え方

光の三原色と目の仕組み

ここまでに、光の三原色が、赤色（Red）・緑色（Green）・青色（Blue）であることを説明しました。

では、どうして赤色・緑色・青色を組み合わせると様々な色に見え、この3色が光の三原色と言われているのでしょうか。

その疑問を解決するためには、私たちの目の仕組みについて理解する必要があります。

私たちの目の中には、桿状細胞という細胞があります。

これは光の明暗を判断するための細胞です。

それとは別に、

色を認識する3種類の錐状細胞という色のセンサーみたいな細胞が目の中にあります。

この3種類の錐状細胞は、それぞれ感じやすい光の波長が異なります。赤色・緑色・青色のセンサーにたとえられますが、一つの色だけを感じるわけではありません。

この3種類の反応の組み合わせによって色を見分けているため、赤色・緑色・青色の光の強さを調整することで様々な色を表せるのです。

さて、センサーは3種類だけですが、この3種類の見え方のバランスによって、数百万種類ともいわれている色を認識することができています。

最近では白色だけでも100種類・200種類も存在するといわれるようになりました。

ちなみに生物によってはこの錐状細胞が2種類であったり4種類であったりするそうです。

また人間と同じ3種類であっても、それぞれの色の感度がことなることから、違った見え方をするそうですよ。

色の三原色と色の反射とその吸収

葉っぱが緑色に見えるのは

ここまで人間の目の仕組みについて説明をしてきました。

ここからは、私たちの目に光が入ってくるまでの経路について考えてみましょう。

鏡に光を当てると、光がはね返りますね。葉っぱなどの物の色が見えるのも、物質が光の一部をはね返して（反射して）、その光が私たちの目に届くからだと言えます。

分かりやすいように、夏場の葉っぱを例に考えてみます。

夏場の葉っぱを思い浮かべていただくと、多くの人が緑色をした葉っぱをイメージされるかと思います。

これは、葉っぱが緑色をしているから緑色に見えるかというと、少し違います。

下のイラストは、光の反射と吸収を単純化したものです。実際の葉っぱは緑色の光を比較的多く反射していて、その光が私たちの目に届きます。

その結果として私たちは葉っぱを緑色だと認識しているのです。

さて、反射された光があるならば、吸収されている色も存在するはずです。

ここで光の三原色を思い出してください。

光の三原色は、赤・緑・青の三色でしたね。

葉っぱは緑色の光を比較的多く反射する一方で、赤色や青色などの光をよく吸収しています。ただし、緑以外の光も反射し、光の一部は透過します。

白衣が白色に見えるのは

実験で使うような白衣についても考えてみましょう。

私たちは白衣を白色と認識していますが、これは白衣がさまざまな色の光をよく反射しており、その反射された光が私たちの目の中に入り、結果として白色と認識しているのです。

色の吸収という視点から見ると、白衣は可視光の多くを吸収せず、反射しているということになります。

炭が黒色に見えるのは

ここまでの内容確認の題材として炭についても考えてみましょう。

私たちは炭を黒色と認識しています。

これは炭が可視光の多くを吸収し、そのため炭から反射される光が少なく、結果として黒色と認識しているのです。

今回のまとめ

• 光を重ねて色を混ぜる方法を加法混色と言い、様々な色の中でも「赤色」「緑色」「青色」を特別に光の三原色と表現する。
• 絵の具などの色材が光の一部を吸収することで色が変わる。このような色の混ざり方を減法混色と言う。
• 人間の目の中には、赤・緑・青のセンサーにたとえられる3種類の色のセンサーがある。

三原色に関連している科学現象

混色した「光の色」をもう一度分けるためにはどうすればいいのか。

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分光器は色を分けるための道具と言うけれど、そもそも分光ってどういう意味なのだろう？

では「顔料や染料などの色」を混色した場合の色の分け方は？

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