【高校生物】 スペクトルが分からない人へ。解説します。



今日は、「」について話をしようと思う。光はとても身近なんだけど、奥が深くて面白いんだ。

今回の目標は、生物で出てくる「吸収スペクトルと作用スペクトル」を理解することだ。



生物選択の人は物理をきちんと習わないことが多いから、自分で理解するのは大変かもしれない。

今回は物理の難しい話はなるべく省いて、重要なところだけを抜き出して解説していくよ。






1. 光の色と波長


いきなり物理の話で申し訳ないのだが(笑)、ここだけ覚えてほしい!


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光っていうのは、波の性質を持っている。

簡単に言えば、光はにょろにょろ波打ちながら進んでるってこと。

そして波の1個分の長さを「波長」という。


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光の色はこの「波長」によって決まっているんだ。

例えば、赤色光の波長はおよそ700 nm、緑色光の波長はおよそ550 nmといった感じ。


人間の目は、光の波長を検知して、色を識別しているんだ。


色と波長の関係はネットで調べるとすぐ出てくる。

Wikipedia: https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%AF%E8%A6%96%E5%85%89%E7%B7%9A







2. 白色光と植物の色


色と波長の関係を見ると、1つ疑問が浮かぶ。


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太陽の光とか家の明かりって、白色の光だな。

色と波長の関係のところに、白色光がないぞ?

白色光ってなんなんだ?

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答え:

白色とは、「すべての色の光を同時に見たときの色」


太陽とか蛍光灯っていうのは、赤色~紫色の光を全部出しているんだ。

これが白色光の正体。





次に、植物の色が人間に届くまでの過程を考えてみよう。


太陽の光(白色光)→葉っぱ→緑色の光→人間の目


こんな感じだね。




ここでは何が起こったかというと、


全色混ざった光(白色光)が葉っぱに当たる→葉っぱは緑色以外の光を吸収する

→緑色の光は反射or透過する→人間の目に届く


という過程になっている。




これが、色が見える原理だ。

リンゴが赤いのも、赤以外の光が吸収されているからだ。



ただ、「本当に他の色が全部吸収されているか」というと、そうではない。

葉っぱだったら、主に赤色、青色の光が吸収され、残りの光が人間に届くと緑色に見えるんだ。






3. 吸収スペクトルと作用スペクトル


吸収スペクトルとは、「波長ごとの吸収度合」を表したグラフだ。

横軸に光の波長、縦軸に吸収度合をとることになっている。


クロロフィルaの吸収スペクトルを見ると、およそ450nm、680nmの光をよく吸収していることがわかる。

これは、青色と赤色に対応している。先ほど書いたとおりだね。


教科書には、ほかの色素に関しても吸収スペクトルが載っているから、それも見ておいてほしい。




次に、作用スペクトルとは、「波長ごとの光合成の起こりやすさ」を表したグラフだ。


作用スペクトルを見ると、紫色、青色、赤色の光を当てると、光合成がよく起こるということが読み取れる。

これは、クロロフィルaの吸収スペクトルとクロロフィルbの吸収スペクトルを合わせたものによく似ている。





これらのことから導かれる結論は、

光合成に使われる光は、クロロフィルa・bが吸収する」ということだ。


この実験によって、植物に含まれる色素の中で、

光合成に使われるのはクロロフィルa・bだということが分かったんだね。






まとめ


1. 光の色=光の波長

2. 白色光=いろいろな色の光が混ざったもの

3. 色素の吸収スペクトルと光合成の作用スペクトルから、光合成に使われる色素が分かった。



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