学習支援

農業に関する理科なお話 第4回~葉っぱがなぜ緑色なの?~

皆さんこんにちはKrei-Agriの設楽です。

今回は、葉っぱは、なぜ緑色なのか?光合成とはどうやっているか?に関わる「光」についてまとめていきたいと思います。

今回も山形県の現役中学校教諭なおやちぇんちぇと共同で記事作成をすることになりました。興味のある方は見ていってください。

もし間違い等がございましたら、コメント等でお知らせください。

光ってなに?

普段私たちは、モノを見るとき、光の反射を利用して、モノを見ています。

当たり前ですが、光のないところでは、何も見えません。少し光の性質について見ていきましょう。

光の進み方は、「直進」「反射」「屈折」です。

光は、なにもない限り「直進」します。千賀投手のおばけフォークのように、手元で落ちたりしません。

また、光は、なにかモノにぶつかると、跳ね返り(反射)ます。

これにより、ものを見ることができます。水面がきらきらしているのは、反射によるものです(正確には、乱反射という現象です)。

最後に、「屈折」は、空気と光の進み方が異なる物体(水、ガラス、プラスチックなど)を通過するときに起きる現象です。

眼鏡がこの現象で、目の悪い人が、見えるようになる仕組みです。

そもそも光の正体とは、なんなのでしょう。まずは、こちらをご覧ください。

光とは、目で見ることができる電磁波の仲間です。目に見える光を可視光線といいます。

可視光線よりエネルギーが大きいものを、日焼けなどでも知られる紫外線、さらにエネルギーが大きいものを福島の原発事故でも聞き覚えのある放射線と呼びます。

また可視光線よりエネルギーを低いものをリモコンなどで使われている赤外線、さらにエネルギーが低いものをスマホの通信などに使われている電波となります。電磁、電などから分かる通り光は、音と同じ波」なのです。エネルギーの高い、低い、正確には、波長の違いによって、色の違いが生まれてきます。

 しかし、光を波とすると矛盾が生じます。

こちらをご覧ください

音がだんだんきこえなくなっていきます。それは、空気は、音が振動を伝えるために必要なものだとわかります。

光も同じ「波」であるから、空気のように伝える物質が必要になります。

しかし、なぜ何も存在しない宇宙空間を伝わることができたのでしょう?

考えられることは、2つです。まだ発見できていない光を伝える物質「エーテル」が存在しているか、光が波とは異なる性質をもっているかが考えられます。

この議論は、長年のなぞとされていきました。万有引力でも有名なニュートンらが確立した古典物理学では、理解できない現象でした。

しかも光を伝える物質「エーテル」は、マイケルソン・モーリーの実験によって、存在が否定されてしまいました。

そこで、この現象を理解するために20世紀前半に確立されたのが、量子論です。これは、光は「波」と「粒子」の二つの性質を持つと考えるとさまざまなことに辻褄が合うのです。

現在では、この理論が正しいとされています。

葉っぱはなぜ緑色なの?

つらつらと書いていたら、少し細かいところまで話をしてしまいました。

時を戻そう!©ぺこぱ)本題に戻ると、可視光線には、色があることが分かりました。

まず、光合成とは、葉緑体が、光エネルギーを用いて、水と二酸化炭素をデンプンに変える活動のことです。

葉緑体は、何色に光を吸収しているのでしょうか?専門的なデータですが、これを、ご覧ください。

縦軸が、光の吸収した量、横軸は、光の波長(光の色)を示しています。このグラフの山のところが、最も光を吸収したことになります。

つまり、紫色の光と赤色の光を吸収しているのです。赤色の光と紫色の光が吸収されると、人の目にはどのように見えるかというと、こちらをご覧ください

紫色の光が吸収されると、黄緑色に見え、赤色の光が吸収されると、青緑色に見えます。

2つ合わさると、緑色に見えるということになります。これが、葉っぱが緑色に見える原理です。

まとめ

まとめ

光の進み方は、「直進」、「反射」、「屈折」

・光の正体は、「波」であり、「粒子」である

・葉っぱが緑色に見えるのは、紫色の光と赤色の光が吸収されているから

以上です。ご覧いただきありがとうございました。

今回は、身近な科学ということで、「葉っぱがなぜ緑色なのかについて触れていきました。一番身近な光が、最近までわからないことだらけ、だったなんてびっくりですね。

たまにこういうこともやっていこうと思います。