明るい場所に置いておいたシールが、照明を消したあともしばらく光ります。鏡の反射と同じだと考えると、照明を消したあとに光が見える理由が説明できません。蓄光する材料は、受け取った光のエネルギーを一時的に蓄え、その後に光として放出します。
似た言葉に蛍光があります。蛍光も、光を受け取って別の光を出す現象ですが、通常、照射をやめると発光がすぐ弱まります。本稿では、照明を消したあとも観察できる蓄光材料との違いを、時間の記録から考えます。「光る」という一つの言葉を、反射、蛍光、蓄光へ分けてみましょう。
光を当てている間だけでは、区別できない
鏡も、白い紙も、蛍光材料も、照明が当たっていると明るく見えます。それだけで同じ働きだとは判断できません。鏡や普通の白い紙は、届いた光の一部を反射します。蛍光材料は、光を吸収してから発光します。
例えば、紫外線を受けて目に見える光を出す蛍光材料があります。見えているのは紫外線そのものではなく、材料から出た可視光です。入ってきた光と出ていく光の種類を分ける必要があります。紫外線を人の目に直接当てて調べる実験を勧めるものではなく、展示や資料の結果を読み取る話です。
蓄光材料では、照射をやめたあとにも発光が続きます。だからといって、光を永久に作り続けるわけではありません。時間とともに弱まる様子まで観察すると、先に受け取ったエネルギーとの関係が見えてきます。
「消した直後」と「しばらく後」を分ける
照明を消す前の明るさだけでなく、消した直後、10秒後、30秒後など、同じ時刻で比べると変化を整理できます。単に「まだ光った」と書くより、いつまで、どの程度かを記録した方が比較しやすくなります。
ただし、目が暗さに慣れることや、写真の露出設定も見え方に影響します。後の写真を明るく撮ったために、材料の発光が強まったように見える場合も考えられます。発光の変化を比べるなら、照らした時間や距離だけでなく、記録する側の設定もそろえます。
暗室でなくても、周りの弱い光が反射して見えている可能性は残ります。「照明を一つ消した」ことと「外から光が全く入っていない」ことを同じ条件にしないでください。観察の目的に応じて、残る光をどのように扱うかを決めます。
例題1：表から読み取れる発光
外からの光を遮った場所で、同じ照射をした材料AとBを測定しました。架空の記録として、照射をやめた1秒後、10秒後、30秒後の発光の指標が、Aは0、0、0、Bは60、30、10でした。指標0は、この測定器で発光を検出しないことを表します。照射後もしばらく発光する特徴が確認できるのはどちらですか。
答え・解説： Bです。光を当てるのをやめたあとも値があり、時間とともに小さくなっています。ただし、Aをこの表だけから普通の反射板と断定することはできません。照射中には蛍光を出していた可能性もあり、その記録が表にないからです。
答えの中心はBの特徴ですが、Aについて何もかも決まったわけではありません。「検出できなかった時刻」と「それより前から一度も発光しなかった」を分けます。検出の限界も、結果を読む条件の一部です。
材料を比べる前に、準備をそろえる
二枚の蓄光シールを比べるとき、一方を長く明るい場所へ置き、他方を短時間しか照らしていなければ、発光の差を材料の性能だけに結び付けられません。同じ光源、距離、照射時間で準備し、比較する面積や記録時刻もそろえます。
それでも、長く照らせばいつまでも比例して明るくなると決めてはいけません。材料が受け取って蓄えられるエネルギーには条件があり、同じ増え方がずっと続くとは限りません。照射時間と発光の関係を調べるなら、実際に与えられた測定範囲でグラフを読みます。
例題2：時間を2倍にすれば、値も2倍？
ある材料を同じ光源で照らし、消灯10秒後の発光の指標を比べました。照射時間が10秒のとき20、20秒のとき35、40秒のとき45だったとします。「照射時間に発光の指標が比例する」と説明してよいでしょうか。
答え・解説： この記録では比例していません。10秒から20秒へ照射時間を2倍にしても、指標は20から40ではなく35になっています。20秒から40秒でも、35の2倍である70にはなりません。照射時間を長くすると値が増えていることと、比例していることを区別します。
また、この三点だけから50秒後や60秒後の値を正確には決められません。点を結ぶ図は傾向を見る助けになりますが、測っていない場所の値まで確定する規則ではありません。比例の計算を使うなら、比例するという条件か、それを支持するデータが必要です。
エネルギーの入口を見失わない
蓄光シールは、暗い場所で何もないところから光を作り出しているのではありません。照射中に受け取った分を、あとから出しています。光っている時刻と、エネルギーを受け取った時刻がずれているため、先の準備まで含めて見ます。
普通の色の見え方は光源・紙・色フィルターの記事で、目に見えない光を含む違いはオゾン層と紫外線の種類で確かめられます。「明るく見える」の内訳を、何が入り、何が出て、いつまで続いたかという三つの問いへ分けると、実験の表を読みやすくなります。