シャボン玉はなぜ虹色に見えるのか｜割れる直前に黒くなる本当の理由

シャボン液は透明なのに、玉になると虹色に光り、色がぐるぐる流れて、割れる直前にはてっぺんが黒くなります。よく「虹と同じように光が分かれている」と言われますが、仕組みはまるで違います。 シャボン玉の膜は、厚さ1mmの1000分の1ほどの水の層。光は膜の表と裏の2か所で少しずつ跳ね返り、その2本の波が重なって、山と山なら強め合い、山と谷なら打ち消し合います（干渉・1801年にヤングが説明）。どの色が消えるかは膜の厚さで決まり、たとえば緑が消えると、残った赤と青で赤紫に見えます。液は重さで下へ流れ落ちて上から薄くなるので、色の帯（＝厚さの地図）が動き続けます。 では、厚さがほぼ0になったてっぺんは、なぜ明るくならずに黒いのか。1704年にニュートンも書き残した黒い点の正体は「薄すぎて跳ね返らない」ではありません。光は遅くなる物（水）にぶつかって跳ね返るときだけ波が裏返るので、表と裏の2本がぴったり打ち消し合うのです。なぜ片方だけ裏返るのかは、ストークスが「光の進み方は逆再生しても成り立つ」という考え方で示しました（ストークスの関係式）。 後半は、石けんの分子が膜を支える仕組み（マランゴニ効果と表面張力の正体）、穴がいつどう開くかはまだ分かっていないこと、そして同じ仕組みで色づく水たまりの油・カメラや眼鏡のレンズの紫（反射防止膜）・クジャクとタマムシの羽まで。 ■ 目次 0:00 はじめに 1:14 色は液の中に無い 3:04 光は波だった 5:04 膜の厚さが色を選ぶ 7:11 割れる前の黒 8:49 表だけ裏返る光 11:51 黒は割れる合図か 13:52 同じ仕組みの色 ■ 出典（2026年10月4日に確認） ・Isaac Newton『Opticks』(1704) Project Gutenberg 版 　https://www.gutenberg.org/files/33504... ・G. G. Stokes「On the perfect Blackness of the Central Spot in Newton's Rings, and on the Verification of Fresnel's Formula for the intensities of Reflected and Reflacted Rays」Mathematical and Physical Papers vol. 2（Cambridge University Press） ・L. Champougny ほか「Influence of evaporation on soap film rupture」arXiv:1803.00801 ・「Lifetime of vertical giant soap films: role of the relative humidity and film dimensions」arXiv:2402.06950 ・A. Roux ほか「Bubbles and liquid films resisting drainage, evaporation and nuclei-induced bursting」arXiv:2103.15637 ・HyperPhysics「Soap Film Interference」「Anti-Reflection Coatings」（Georgia State University） ・OpenStax College Physics「Thin Film Interference」（Lumen Learning） ・UCSB Physics Lecture Demonstrations「Soap film interference」 ・Wikipedia「Soap bubble」「Soap film」「Thin-film interference」「Stokes relations」「Reflection phase change」「Wave interference」「Anti-reflective coating」「Newton's rings」「Structural coloration」「Surface tension」「Marangoni effect」「Coherence length」「Visible spectrum」「Light」「Thomas Young」、ウィキペディア日本語版「シャボン玉」「薄膜干渉」「タマムシ」 ■ 写真（Wikimedia Commons） ・GodfreyKneller-IsaacNewton-1689：Godfrey Kneller（パブリックドメイン） ・Thomas Young by Briggs：Henry Perronet Briggs（パブリックドメイン） ・George Gabriel Stokes, ante 1903：Swan Electric Engraving Co.（パブリックドメイン） ・Film of soap interference 0：Patrick.Nordmann（パブリックドメイン） ・Newton-rings：Winnie Summer（CC BY-SA 3.0） ・A rainbow-colored oil slick in a parking lot：Famartin（CC BY-SA 4.0） ・Konica Hexanon AR 85mm f1.8 coatings：Phiarc（CC BY-SA 4.0） ・Peacock feather close-up：Mister rf（CC BY-SA 4.0） ・Chrysochroa fulgidissima 01：Σ64（CC BY 3.0） ・Tamamushi Shrine (open doors)：撮影者不明（パブリックドメイン） ■ シャボン玉・膜・レンズの色は、膜の厚さから2本の光の重なりを計算して塗ったものです（模式図）。 ■ 音楽：OpenTracks（旧DOVA-SYNDROME）