プリズムで光が虹色に分かれるのはなぜ？

2026/11/082026/11/08

ソボチエ編集部

プリズムに白い光を通すと虹色に分かれるのは、光の色によって、ガラスの中に入るときや出るときの曲がり方が少しずつ違うからです。白く見える太陽光にはいろいろな色の光が重なっており、プリズムを通ると色ごとに進む方向が分かれます。この現象を「光の分散（ぶんさん）」といいます。

プリズムは、光の進む向きを変える透明な道具

虹色の光を作る実験によく使われるのは、三角柱の形をしたガラス製のプリズムです。横から見ると三角形になっていて、光が入る面と出る面が傾いています。

光は、空気の中からガラスの中へ斜めに入るときに進む向きを変え、ガラスから空気へ出るときにも向きを変えます。これを「屈折（くっせつ）」といいます。

プリズムでは、入口と出口で光が屈折したあと、最初とは違う方向へ進みます。さらに、光の色ごとに曲がり方に差があるため、出口では何色もの光が少しずつ違う方向へ向かいます。

太陽の光はふだん白っぽく見えます。しかし、実際には赤、だいだい、黄、緑、青、紫など、さまざまな色に見える光が重なっています。

プリズムが虹の色を新しく作っているのではありません。重なっていた色の光を別々の方向へ進ませることで、もともと含まれていた色の違いを見えるようにしています。

こうして色ごとに光が分かれることを「分散」、分かれた光が帯状に並んで見えるものを「スペクトル」と呼びます。三共光学工業も、プリズムに白い光を通すと、色の光が波長の順に並ぶスペクトルを観察できると説明しています。

光には波の性質があり、色によって「波長（はちょう）」という波の長さが違います。赤い光は波長が長く、青や紫の光は波長が短いのが特徴です。

一般的なガラスでは、波長が短い光ほど、境目を通るときに進む方向が大きく変わります。そのため、プリズムを通ると赤い光は比較的小さく曲がり、紫色の光はより大きく曲がります。

この小さな角度の差が積み重なり、プリズムから出た光は赤から紫まで違う方向へ広がっていきます。白い紙や壁に光を映すと、色が順番に並んだ帯として見えるのはこのためです。

色によって曲がり方が違うのは、ガラスの「屈折率」という性質が、光の波長によって少しずつ異なるからです。難しく考えず、赤と紫では、同じガラスでも光が曲がる角度が違うと覚えると分かりやすいでしょう。

窓ガラスも、光を通すときに屈折を起こします。それなのに、窓から入ってくる光がいつも虹色になるわけではありません。ここにはガラスの形が関係しています。

一般的な窓ガラスは、表と裏の面がほぼ平行です。斜めに入った光は入口で曲がり、出口で反対向きに曲がるため、外へ出たあとは入る前とほぼ同じ方向へ進みます。色ごとの光も大きく広がりにくく、虹色の帯としては見えにくいのです。

これに対し、三角プリズムは光が入る面と出る面が平行ではありません。そのため、入口と出口で生じる色ごとの曲がり方の差が、外に出たあとも残ります。

プリズムが光をきれいに分けられるのは、透明な材料の性質だけでなく、入口と出口の面が傾いた形も大切だからです。

プリズムを通した光は、よく「七色」と呼ばれます。しかし実際のスペクトルでは、赤から紫へ色が少しずつ連続して変わっています。

名古屋市科学館は、プリズムで分けた光が、絵の具のように明確な七つの線になるわけではないと説明しています。色の名前をいくつに分けるかは、見方や数え方によって変わります。

また、光源に含まれていない色の光は、プリズムに通しても現れません。例えば、ほぼ一つの色だけからなる光を通しても、白い太陽光のような幅広い虹色の帯にはなりません。光源によって、見える色の並びや明るさが違うこともあります。

透明な三角プリズムがあれば、白い光を通したときの見え方を観察できます。強い日光を使わず、室内の白色LED懐中電灯などを使いましょう。

光が広がりすぎると色が重なって見えにくいので、細い光が当たるようにすると観察しやすくなります。白い光でも、懐中電灯の種類によって含まれる色が違うため、同じようには見えない場合があります。

プリズムで太陽を直接見たり、レーザーなどの強い光を目へ向けたりしないでください。NGKサイエンスサイトでは、透明な容器の角と水、懐中電灯を使ってプリズムの働きを確かめる方法も紹介しています。