シャボン玉はなぜ色がつくの？
シャボン玉やシャボン膜の色は、色のついた液の色ではありません。光が、うすいまくの表と裏ではね返り、その2つの光が重なると、まくの厚さによって、ある色は強め合い、ある色は打ち消し合います。そのため、まくの厚さごとにちがう色が見えます。これを「光の干渉（かんしょう）」といいます。
シャボン液のまく（光の曲がりやすさ＝屈折率1.33）を、白い光でまっすぐ見たときの色は、計算すると次のようになります。
| まくの厚さ | 見える色 |
|---|---|
| 約0.03μmより薄い | 黒（光がほとんどはね返らない） |
| 約0.1μm | 白っぽい |
| 約0.15μm | 黄色・だいだい |
| 約0.2μm | 赤むらさき |
| 約0.25μm | 青 |
| 約0.3μm | 黄緑 |
| 約0.35μm | だいだい・ピンク |
| 約0.4〜0.6μm | むらさき→青→緑→ピンク（2回目のくり返し） |
| 約1.5μmより厚い | 色がうすく、ほとんど白っぽい |
たてにした枠のシャボン膜は、液が下へ流れて、上ほどうすくなります。だから、色が横じまにならび、時間がたつと、しまが下へ下がっていきます。いちばん上がうすくなりすぎると、光がほとんどはね返らず黒く見えます。黒いところが広がると、まくはまもなく割れます。
どうしてグリセリンや洗濯のりを入れると長持ちするの？
グリセリンや洗濯のり（PVA）を入れると、液がとろりとして、まくの中の液がゆっくり流れるようになります。まくがうすくなるのがおそくなるので、割れるまでの時間がのびます。グリセリンには水分をにがしにくくするはたらきもあります。しめったおふろ場では、まくから水が蒸発しにくいので、長持ちします。
おうちの方向けに言うと、膜の反射率は、膜の厚さを d、屈折率を n、波長を λ とすると、位相差 δ＝4πnd/λ を使ったエアリーの式 R＝F sin²(δ/2)／(1＋F sin²(δ/2))（F＝4r²/(1−r²)²、r＝(n−1)/(n＋1)）で表されます。このシミュレーターは、この反射率を光の波長ごとに計算し、人の目の感じ方（CIEの等色関数）で色にしています。膜の厚さの変化は、表面が動きやすいシャボン膜の排液の実験（Monier ほか, 2024）で見つかった「同じ厚さのしまが、時間とともに一定の形で下がる（厚さはおよそ時間の1.4乗に反比例してうすくなる）」という関係を使っています。粘度が2倍なら時間も2倍、枠の高さが2倍なら時間も2倍になるとしたのは、サイトで決めた目安です。
おうちでの実験のやり方
- シャボン液を作ります。例：水100mLに台所用洗剤10mL。グリセリンや洗濯のり（成分に「PVA」と書いてあるもの）を入れた液も作り、くらべます。
- モールや針金で、たて6cmくらいの輪（枠）を作ります。針金を切ったり曲げたりするのは、おとながやりましょう。
- 黒い画用紙をうしろに立て、窓からの明るい光（または白い電灯）がまくに当たるようにします。
- 枠を液にひたして、そっとたてに引き上げ、そのまま動かさずに持ちます（スタンドに固定すると楽です）。
- 色のしまが下がっていくようす、上が黒くなりはじめた時間、割れた時間を記録します。スマートフォンで動画をとると、あとでくわしく見られます。
シャボン液は飲まないようにし、目に入ったらすぐ水で洗います。ゆかにこぼすとすべりやすいので、ふろ場やベランダ、新聞紙の上で行いましょう。スライム作りに使う「ホウ砂」などの薬品は、シャボン液に入れません。
自由研究のまとめ方のヒント
シャボン液の種類ごとに「上が黒くなりはじめた時間」と「割れた時間」を3回ずつはかり、平均を表やグラフにしましょう。シミュレーターの実験ノートの結果とくらべて、同じところ・ちがうところを書くと考察になります。黒い紙と白い紙で色の見え方をくらべたり、色のしまの写真に「この色ならまくの厚さは約○μm」と書きこんだりするのもおすすめです。
よくある質問
白い紙の前だと色が見えにくいのはなぜ？
シャボン膜ではね返る光は、当たった光のうち数%しかありません。うしろが白いと、まくを通りぬけてくる明るい光にまぎれて、はね返った色が見えにくくなります。黒い紙の前だと、はね返った光だけが目に入るので、色がはっきり見えます。
シャボン玉の色がぐるぐる動くのはなぜ？
シャボン玉のまくの中でも液が流れたり、蒸発したりして、厚さがたえず変わっているからです。上のほうがうすくなりやすいので、シャボン玉も上から色が変わり、黒っぽくなると割れやすくなります。
なぜ洗剤を入れないとまくができないの？
水だけでは、表面張力（表面を小さくしようとする力）が強く、うすいまくがすぐにちぢんで割れてしまいます。洗剤を入れると表面張力が小さくなり、まくの表面が安定します。表面張力については、表面張力シミュレーターでも試せます。
虹の色とシャボン玉の色はちがうの？
虹は、雨つぶの中で光が曲がり、色ごとに分かれて見えるものです。シャボン玉は、うすいまくではね返った光が重なって見える色なので、しくみがちがいます。虹のしくみは虹の見え方シミュレーターで見られます。
この実験に使えるもの
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