影はなぜできる？光との関係
影ができるのは、太陽や照明から出た光が、体や木などの物にさえぎられるからです。光にはまっすぐ進む性質があるため、物の向こう側には光が届きにくい場所ができます。そこが周囲より暗く見えるのが影です。影は物そのものの色ではなく、光が届く量の違いによって生まれます。
影は、光がさえぎられた向こう側にできる
晴れた日に外に立つと、地面に自分の影ができます。太陽の光は体に当たりますが、体を通り抜けて、そのまま後ろへ進むことはできません。そのため、太陽から見て体の反対側に、直接の光が届かない部分ができます。
その暗い部分が地面や壁に重なると、人の形をした影として見えます。光を出す太陽や電灯を「光源（こうげん）」と呼びます。光源があり、途中で光をさえぎる物があることで影が生まれます。
部屋の中でも同じです。机の上のライトで本を照らすと、本の後ろや下に暗い部分ができます。昼間の太陽だけでなく、懐中電灯などの光でも影は作れます。
影が物の形に似るのは、光がまっすぐ進むから
空気中で光は、基本的にまっすぐ進みます。まっすぐ進む光の一部が物に当たって止められると、その先の決まった場所だけに光が届かなくなります。
例えば、ライトの前で手を広げると、壁に指のある形の影ができます。手を握ると、影も握った手の形に変わります。これは、光をさえぎる場所が手の形に合わせて変わるためです。
ただし、影の形や大きさが、いつも物とまったく同じになるわけではありません。光が当たる方向や、ライト・物・壁の位置によって、影が伸びたり大きく見えたりすることがあります。
影の中が真っ暗にならないのはなぜ？
木陰に入っても、周りの景色が見えなくなるほど暗くはなりません。木は太陽から直接来る光をさえぎりますが、空のあちこちで散らばった光や、地面や建物で反射した光まですべてを止めるわけではないからです。
このように、影の中にも別の方向から光が届くことがあります。影は「光がまったくない黒い物」ではなく、周りより光が少ない場所なのです。
同じ理由で、雲に覆われた日には、晴れた日ほどはっきりした人影が見えないことがあります。雲を通って広い方向から届く光によって、影とその周囲の明るさの差が小さくなるためです。
影のふちがぼやけるのは、光が一か所から来ないため
影には、輪郭がくっきり見えるものと、ふちがぼんやりしているものがあります。これは光源の広がり方にも関係します。
例えば、大きさのある照明では、光が照明のいろいろな部分から届きます。物がその光を全部さえぎる場所は暗くなりますが、一部だけさえぎる場所には、ほかの部分からの光が届きます。そのため、影のふちは少し明るく、ぼやけて見えるのです。
光がほとんど届かない中心部分を「本影（ほんえい）」、光の一部が届く周囲の部分を「半影（はんえい）」と呼びます。太陽も空に見かけの大きさがあるため、影の縁がぼやけることがあります。
透明な物でも影はできる？
影のできやすさは、物がどれくらい光を通すかでも変わります。厚紙や木の板のように光をほとんど通さない物は、後ろに比較的濃い影を作ります。
一方、透明なガラスや透明のフィルムは、多くの光を通します。そのため、厚紙のような濃い影はできにくくなります。ただし、光の反射や曲がり方などによって、ふちや一部に明暗が見えることはあります。
薄い紙など、光の一部を通す物では、光が弱まり、ぼんやりした影になる場合があります。つまり、光を通さない物ほど濃い影を作りやすく、光を通す物では影の見え方が変わります。
懐中電灯で影のでき方を確かめてみよう
部屋の中でも、簡単な観察で光と影の関係を確かめられます。
- 白い紙を壁に貼るか、机の上に広げます。
- 懐中電灯を紙へ向け、間に手を入れて影を作ります。
- 手を開いたり閉じたりして、影の形の変化を見ます。
- 厚紙と透明なフィルムを順番に光の前へ置き、影の濃さを比べます。
- ライトの位置を少し変え、影ができる場所の変化を観察します。
ライトと紙の間に置く物によって、光が届かない部分の形や濃さが変わります。ライトを二つ使うと、それぞれの光をさえぎることで、影が複数に見える場合もあります。実験するときはライトを人の目に向けないようにしましょう。
このように、影ができる場所や形は、光がどこから来て、何にさえぎられるかで決まります。