身近な科学・しくみ

CDやDVDが虹色に見えるのはなぜ?

ソボチエ編集部

CDやDVDの裏側が虹色に見えるのは、光を読み取る面にある非常に細かい模様が、反射した光を色ごとに違う方向へ分けるからです。この模様は、記録された情報を読み取るための細かな構造です。光の「回折(かいせつ)」と「干渉(かんしょう)」という性質によって、赤や青、緑などの色が並んで見えます。

CDやDVDの裏側には、目に見えない細かな模様がある

CDやDVDを裏返すと、銀色に光る読み取り面があります。何も印刷されていないように見えても、この面にはとても細かい構造が並んでいます。

音楽や映像などを記録するディスクでは、情報を読み取るための細かな凹凸や記録トラックが、中心から外側へ向かって渦巻き状に並んでいます。トラックは肉眼では一本ずつ見分けられないほど細かいものです。

この並びは、光を色ごとに分ける「回折格子(かいせつこうし)」に似た働きをします。産業技術総合研究所も、CDやDVDを斜めから見ると虹色になるのは、表面の微細な構造によって光が回折するためだと説明しています。

つまり、ディスクの虹色は、表面に虹色の絵の具が塗られているからではありません。細かな模様に光が当たることで生まれる色なのです。

光の「回折」と「干渉」で色が分かれる

太陽や白い照明の光には、赤から紫まで、さまざまな色の光が混ざっています。光には波のような性質があり、色によって波の長さが違います。

CDやDVDの細かな構造に光が当たると、光は一つの方向だけではなく、さまざまな方向へ広がるように進みます。このような現象を「回折」といいます。

さらに、隣り合った細かな模様から届く光の波は、重なり合うことで強くなったり弱くなったりします。これが「干渉」です。たくさんの波が重なって強くなる方向は、光の色によって異なります。

そのため、ある方向では赤い光が強く見え、別の方向では青や緑の光が強く見えます。いろいろな色が違う方向から目に届き、ディスクの面に虹色の帯が浮かぶように見えるのです。

ディスクを傾けると、虹色が動くのはなぜ?

CDやDVDを手に持って少し傾けると、赤く見えていた場所が緑色になったり、虹色の帯が移動したりします。

これは、光が当たる角度や、反射した光を見る角度が変わるためです。色ごとに光が強くなる方向が違うので、ディスクを動かすと、目に届きやすい色も変化します。

同じディスクでも、窓からの光で見る場合と、部屋の照明の下で見る場合では、色の出方が異なることがあります。光源の位置や明るさ、含まれている光の色によって、見える虹模様が変わるからです。

ディスクの虹色は、見る人と光源とディスクの位置関係によって変わるのが特徴です。

CDとDVDでは、細かな模様の間隔が違う

CDとDVDでは、情報を記録するためのトラックの間隔が異なります。ディスク製造会社のディスクファクトリーによると、一般的なプレス式ディスクのトラックの間隔は、CDで約1.6マイクロメートル、DVDで約0.78マイクロメートルです。

1マイクロメートルは、1ミリメートルの1000分の1です。どちらも、私たちが見分けられないほど細かい間隔で並んでいます。

この間隔が変わると、光の波が強め合う角度も変わります。そのため、CDとDVDでは虹色の帯の広がり方や見える位置が異なることがあります。

ただし、虹色の見え方は照明や見る角度にも左右されます。虹の色だけを見て、CDとDVDを確実に見分けられるというわけではありません。

プリズムで光が虹色になる仕組みとは何が違う?

三角形のプリズムでも、白い光を虹色に分けることができます。しかし、CDやDVDとは主な仕組みが異なります。

プリズムでは、光がガラスに入るときや出るときに曲がる「屈折」を利用します。色ごとに曲がる角度が違うため、白い光が虹色に分かれます。

一方、CDやDVDでは、ディスク表面の細かな構造による「回折」と、光の波が重なる「干渉」が大きな役割を果たします。

どちらも白い光を色ごとに分けて見せるという点は同じですが、プリズムは主に屈折、CDやDVDは回折と干渉という違いがあります。

身近なCDで虹色を観察してみよう

使っていないCDやDVDがあれば、室内の照明を利用して色の変化を確かめられます。ディスクを切ったり、強い光を当てたりする必要はありません。

  1. 使っていないCDまたはDVDを用意し、銀色の読み取り面が見えるように持ちます。
  2. 天井の照明など、白い光が当たる場所で、ディスクの面を少し傾けます。
  3. 虹色の帯が見える角度を探し、赤や青などの色がどこに見えるか観察します。
  4. ディスクをゆっくり動かして、色の位置や広がり方がどう変わるか比べます。

CDとDVDを両方持っていれば、同じ照明の下で見比べてみるのもよいでしょう。照明の種類によっては、虹色がはっきり見えない場合もあります。

強いレーザー光を当てたり、ディスクの反射光を目に向けたりしないでください。また、太陽を直接のぞき込まないようにしましょう。使うディスクは傷つけないよう、ふちを持って扱うと安心です。

このように、CDやDVDの虹色には、情報を記録するための微細な構造と、光が波としてふるまう性質が関係しています。

参考資料