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2026年3月12日 (木)
植物の光合成は緑色光を捨てているのか？｜なぜ植物の葉は光を最大限に吸収する黒色ではなく緑色なのか
光合成とは
光合成とは植物が太陽光のエネルギーを利用して無機化合物の二酸化炭素と水から有機化合物のブドウ糖を生成し、それをもとにデンプンやタンパク質など生きるために必要なエネルギー源や体を作る物質を合成する働きのことです。光合成は植物の葉などの細胞に含まれる葉緑体で行われます。
光合成の仕組み
植物の葉はどうして緑色なのか
葉緑体にはクロロフィル（葉緑素）という色素がたくさん含まれています。次の図はクロロフィルの吸収スペクトルです。クロロフィルは500 nm以下の青色光と600 nm以上の赤色光を吸収する性質をもっています。その結果、500 nmから600 nmの緑や黄色の光を反射します。その反射光が緑色や黄緑色に見えるのです。
クロロフィルの吸収スペクトル
緑色の光は光合成に寄与しないのか？
光合成の主役は緑色光を吸収せずに反射するクロロフィルであり、緑色光は光合成に必要な光ではないと説明しているWebページや参考書を見かけます。この説明はとりわけ光学や物理学を切り口とした解説に多いようですが、最新の植物学の論文を見ると、植物の光合成における光の利用は単純ではなく、緑色光が必要ないという結論は誤りであることがわかります。
Terashima, I., Fujita, T., Inoue, T., Chow, W.S. and Oguchi, R. (2009)
Green light drives leaf photosynthesis more efficiently than red light in strong white light: Revisiting the enigmatic question of why leaves are green.
Green light drives leaf photosynthesis more efficiently than red light in strong white light: Revisiting the enigmatic question of why leaves are green.
光合成が単に光をたくさん吸収すれば良いという仕組みであれば、可視光線の全域を吸収する黒色が良いことになります。しかし、そう話は単純ではありません。大量の光のエネルギーは細胞を破壊する恐れがあるのです。大気を通って地表に届く太陽光のうち最も多いのは緑色光です。そのためクロロフィルは緑色光を吸収する量を抑えているのですが、緑色光をまったく吸収しないというわけでもありません。このクロロフィルの緑色光を吸収しにくい性質は逆に緑色光の効率的な利用に役立ちます。クロロフィルに吸収されなかかった多くの緑色光は葉の中で散乱します。この散乱した緑色光を待ち受けているのがクロロフィルとは別のカロチノイドと呼ばれる色素です。
植物は光合成を終えるとクロロフィルが少なくなり紅葉します。紅葉の色は植物の葉に含まれれるカロチノイドという色素の色です。カロチノイドは葉が青々としているときも存在していますが、その色は大量のクロロフィルに隠されて現れません。このカロチノイドは過剰な緑色光を吸収して熱として散逸させ、細胞を破壊する光のエネルギーを無害化する働きをしています。同時にカロテノイドに吸収された緑色光はクロロフィルへ受け渡され間接的に光合成を促進しているのです。なぜ植物の葉が光を最大限に吸収する黒色ではなく緑色なのか。植物は緑色光を反射して捨てているのでは太陽光を巧に有効活用するための産みだした仕組みなのです。
光合成におけるカロテノイドの機能
㧘橋拓子，西山佳孝
Hiroko Takahashi, Yoshitaka Nishiyama
Roles of carotenoids in photosynthesis Keywords: carotenoids, energy quenching, photosystem, photoprotection, repair of PSII
㧘橋拓子，西山佳孝
Hiroko Takahashi, Yoshitaka Nishiyama
Roles of carotenoids in photosynthesis Keywords: carotenoids, energy quenching, photosystem, photoprotection, repair of PSII
まとめ
クロロフィルによる光合成は大量の光のエネルギーのもとでは効率が落ちるため、あえて太陽光にたくさん含まれている緑色光の直接的な利用を避けています。植物に含まれるカロチノイドが緑色光を吸収することで植物の細胞を守るのと同時にクロロフィルの光合成を間接的に促進しています。クロロフィルのスペクトルから、青色と赤色の光だけあれば植物を成長させるという説明は適切ではありません。
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にほんブログ村Author:Photon（工学修士 専門：光学、光分析、機器分析 執筆：光と色やレンズの本を執筆 日本分析化学会会員）
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2026年3月 8日 (日)
光の三原色の波長はなぜ解説によって異なるのか？｜視物質・条件等色・CIEの定義の波長
最終更新日：2026年3月10日
光の三原色（RGB）の原理を深く探求していくと避けて通れないのが波長（nm）という具体的な数値です。しかし、この波長を調べるとWebサイトや参考書によって数値が微妙に異なっていることに気づきませんか？
波長が異なる理由はいくつかありますが、その違いは何を対象にした解説なのかによります。何を解説しているのか明記しているものもありますが、単に光の三原色の波長や錐体細胞の波長としか記されていない解説もあります。異なる定義の混同によって、科学的な正確さを欠いている解説が少なからずあるのです。また古い文献値、誤記、由来が不明なものなどがあります。
1. 錐体細胞に含まれている視物質の最大吸収波長
錐体細胞にはL錐体（赤錐体）、M錐体（緑錐体）、S錐体（青錐体）がありますが、それぞれの波長を、560 nm、530 nm、430 nm（または420 nm）としているものです。また、それぞれのピーク波長に幅を持たせて、L錐体を560-580 nm、M錐体を530-540 nm、S錐体を420-440 nmとしている解説もあります。
Wikipediaには次の図が掲載されています。
Spectral absorption curves of the short (S), medium (M) and long (L) wavelength pigments in human cone and rod (R) cells.
After Bowmaker J.K. and Dartnall H.J.A., "Visual pigments of rods and cones in a human retina." ''J. Physiol.'' '''298''': pp501-511
この値は錐体細胞の視物質を抽出してその吸収スペクトルを分光光度計で測定したものです。ですから、眼の角膜、水晶体、硝子体での光の吸収の影響を受けていません。ですから視物質の物理的な吸収スペクトルと最大吸収波長です。
なお上図の横軸が等間隔ではないことに留意してください。この図をもとに作成した図で解説しているものがありますが、グラフはそのままで横軸を等間隔にした誤った図をよく見かけます。図の中にピークの数値が入っていないものは間違えてしまいます。
2.条件等色から求めたヒトの色覚の最大吸収波長
錐体細胞の刺激の割合から色を認識しているのは脳です。ですから、前述の視細胞の最大吸収波長とヒトの色覚の3色に対する最大応答波長は異なります。こちらの波長は条件等色の実験から生理学的に求められた波長で、L錐体が560 nm、M錐体が540 nm、S錐体が440 nmとされています。条件等色（メタメリズム）とは成分が異なる2つの光の色刺激が、特定の観測条件で等しい色に見えることです。例えば、光の三原色の緑色光と青色光を混ぜるとシアン光が得られます。単色光のシアン光とは光の成分が異なりますが、ほぼ同じ色に見えます（厳密には同じ色にならず単色光のシアンの方が鮮明になります。詳しい解説は「シアンのおはなし｜単色光（波長）と複合光が存在する色」を参照）。
Simplified human cone response curves.
Based on Dicklyon's PNG version, itself based on data from Stockman, MacLeod & Johnson (1993) Journal of the Optical Society of America A, 10, 2491-2521d
(linear energy human cone response, via http://www.cvrl.org/database/text/cones/smj2.htm and http://www.cvrl.org/cones.htm)
Transferred from en.wikipedia to Commons by User:Richard001 using CommonsHelper.
Author:Vanessaezekowitz at en.wikipedia / Later version uploaded by BenRG.
3.CIEが定義した光の三原色（RGB）の波長の国際規格
1931年に国際照明委員会（CIE, Commission Internationale de l'Eclairage）は光の三原色の波長を赤色光700 nm、緑色光546.1 nm、青色光435.8 nmの単色光と定義しました。この定義はイギリスのJohn GuildとWilliam David Wrightがそれぞれ別途に報告した条件等色の実験の結果から採用された値です。現在は単色光を発光するLED（発光ダイオード）光源がありますが、当時は実験に使いやすい光の波長が選ばれました。緑色光546.1 nm、青色光435.8 nmの光は水銀ランプの輝線です。赤色光はタングステンランプの白色光を分光器で分散させて得られた650 nmの光が使われましたが、定義としてはより長波長の700 nmの光が採用されました。
太陽光に含まれる可視光線と光の三原色（RGB）の色の比較
3.古い文献値、誤記、由来が不明なもの
数値が間違っている解説も多く見かけます。それらのサイトをこの記事ですべて紹介することはできませんが、問い合わせを頂いた中から最も間違いの影響が大きいと考えられるページを紹介します。
Googleでキーワード「光の三原色」で検索すると「FNの高校物理」の「光と絵の具の三原色（色とは何か）」というページが検索順位1位および強調スニペット（通称0位）に表示されます。このページは物理学を詳しく解説しており自分も尊敬するサイトの一つです。ところが、このページの中に次の記述があります。
人間の目の網膜には、赤色波長(6.1×10-7m)近傍の光に共鳴してその光のエネルギーを吸収し興奮する細胞と、緑色波長(5.5×10-7m)近傍の光を共鳴吸収して興奮する細胞と、青色波長(4.5×10-7m)近傍の光を吸収共鳴して興奮する細胞がある。それらの細胞の先端は錐体状をしており、それぞれはL錐体（赤錐体）、M錐体（緑錐体）、S錐体（青錐体）と呼ばれる。
つまりL錐体は610 nm、M錐体は550 nm、S錐体は450 nmと説明しています。これらの数値は文章の内容からは錐体細胞の3つの視細胞の最大吸収波長と考えられます。そうであるならばこの数値は間違っています。また条件等色による波長やCIEが定義した波長の数値とも異なっており何に由来する数値かわかりません。文章内に書籍の1ページをまるごとコピーした写真へのリンクがありますが、そこにも波長の記載はありません。その下に図2が表示されていますが、この図は太陽光のスペクトルに本記事で紹介した条件等色の図「Simplified human cone response curves.」を重ねたものと思われます。波長の数値が誤記としても図は上述の説明とは異なるものです。
図3は条件等色の実験から得られたLMS色空間の応答曲線です。これは色を再現（表示）するためのものではなく、ヒトが色覚が色をどのように知覚しているかを示すものです。ここから光の三原色の光源の波長について言及し、あたかも光の三原色ですべての色を表現できるかのような解説となっていますが、実際にはヒトの色覚を再現できる光の三原色の光源は存在しません。RGB色空間やXYZ色空間について解説もされていないので説明が中途半端になっています。
その後のオプシンの解説ではレチナールの構造変化の説明をしていると思われるリンクが403エラーとなっています。また光受容細胞１、光受容細胞２、光受容細胞３のリンク先は著作物のコピーとなっています。引用が表示されていますが1ページ丸ごとコピーの画像表示は引用の範疇を超えておりいただけません。
また、光の三原色と色の三原色の解説であるにも関わらず、加法混色や減法混色とは関係ない発光・発色の事例が掲載されています。
FNの高校物理は優れたサイトではありますが、光の三原色と色の三原色の解説ページとしては内容は適切ではないと考えます。このページをGoogleが検索順位1位や強調スニペットに表示していることについては色彩を学ぶ人たちに対して悪い影響を与えることを懸念しています。
※FNの高校物理は非常に秀逸なサイトですが更新は止まっているようです。最近ではドメインの有効期限切れで長らくサイトが消滅しており、管理者様への連絡もできない状態でした。幸いサイトは復活しましたがドメインの有効期限が10年先になっていました。誤りの指摘をできる可能性は低いと判断し、こちらで紹介させて頂くことにしました。
4.光の三原色RGBの比較表
| 分類 | L錐体 | M錐体 | S錐体 | 解説・意味合い |
| 1. 視細胞 | 560 nm | 530 nm | 430 nm | 網膜の錐体細胞（フォトプシン）が物理的に最も強く吸収する波長 |
| 2. 等色条件 | 560 nm | 540 nm | 440 nm | 脳内処理を経てヒトが赤・緑・青と知覚する波長 |
| 3. CIEの規格 | 700 nm | 546.1 nm | 435.8 nm | 色彩計測の基準として水銀灯の輝線等を用いて定義された波長です。 |
【参考記事】
光の三原色（RGB）と色の三原色（CMY）の原理と仕組み、色が見える仕組み、条件等色、光の三原色の波長が決まった経緯については次のページを参照してください。
Amazonアソシエイトとしてブログ「夜明け前」は適格販売により収入を得ています。
Author:Photon（工学修士 専門：光学、光分析、機器分析 執筆：光と色やレンズの本を執筆 日本分析化学会会員）
本サイトの図表や解説は教育機関における著作物利用を管理する「SARTRAS（授業目的公衆送信補償金等管理協会）」を通じて学校教育の現場でも活用されています
色彩の科学の基本について詳しく学びたい方には次の書籍をおすすめします。このページで指摘していることをより深く理解することができます。
金子 隆芳 (著)（筑波大学名誉教授 専門：色彩心理学）
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2026年3月 3日 (火)
シアンのおはなし｜単色光（波長）と複合光が存在する色
シアンとは
「光の三原色」や「色の三原色」にシアンという名前の色が出てきます。シアンは日本語では藍紫色と言いますが、わかりやすく言うと水色に近い青緑色のことです。
光の色としてのシアンは光の三原色の赤色光と青色光を均等に混ぜたときにできる色です。
| （R,G,B）=(0,255,255)=#ff00ff |
物体の色としてのシアンについては、
CMYKのプロセス印刷のCは次のような色になります。
| （R,G,B）=(0, 174, 239)=#00aeef |
JIS慣用色名ではマンセル値で7.58B 6/10とされており、次のような色になります。これはCMYKのインクの色味とは異なります。
| マンセル値 7.5B 6/10 （R,G,B）=(17,173,208)=#11add0 |
光の三原色と色の三原色の基本的知識について学びたい場合は次のページを参照してください。
シアンの由来
シアンは古代ギリシア語の κύανος（kyanos、濃い青色）という単語に由来します。ただし、κύανος は天然石のラピスラズリの色（和名：瑠璃色）です。ラピスラズリが造られる顔料はウルトラマリンでシアンとは色合いが異なります。
ラピスラズリから造られた天然ウルトラマリン顔料
シアンの天然石として古くから知られていたのは貴重な宝石とされていたトルコ石です。トルコ石は古代の中国・アステカ・エジプトなどでシアンの装飾として使われました。トルコ石は貴重なため一般に顔料として使われることはありませんでした。
トルコ石
シアンの人工顔料は1704年にドイツの顔料・染料の製造業者ヨハン・ヤコブ・ディースバッハによって偶然に発明されました。コチニールを用いた赤い顔料を製造する際、使用した炭酸カリウムが窒素加工物を含む骨油（ディッペル油）で汚染されていたため青色を呈するようになったのです。この顔料は発明した地のプロイセンに由来してプルシアンブルーと名付けられました。当時非常に貴重だった青色の顔料に対し、安価で大量生産可能なプルシアンブルーが広く使われるようになりました。プルシアンブルーは粒子が非常に微細で濃淡を出しやすかったため幅広い青色を表現できるようになりました。シアンの顔料としても使われました。
19世紀に入ると銅化合物を含む青緑色の顔料が使われるようになりました。1928年にイギリスの染料工場でフタロシアニンの銅錯体である銅フタロシアニンブルーが偶然に合成されると、フタロシアニンブルーの合成方法が研究開発され、鮮明なシアン顔料を工業的に安価に大量に製造
できるようになりました。、フタロシアニンブルー（銅フタロシアニン）は現代のカラー印刷に使われる色の三原色（CMY）のシアンとして使われています。
| マンセル値 10PB 2/10 など（R,G,B）=(0,15,137)=#000f89 |
シアンの光は2種類ある
この記事の冒頭でシアンは色の三原色（CMY）の緑（G）と青（B)を均等に混色したときにできる色と説明しましたが、虹やプリズムで分散したスペクトルの中にはシアンの光が存在します。約490 nm（485～500 nm）の波長の単色光はシアンです。
太陽光の可視光線の連続スペクトル
つまりシアンには490nm付近にピークを持つ「単色光としてのシアン」と、青（B）と緑（G）が加法混色したときに生じる「複合光としてのシアン」が存在します。この二つのシアンは含まれる光の成分が異なります。物理的に異なるエネルギー分布を持ちながら、ヒトの眼の網膜の錐体細胞のM錐体（緑錐体）とS錐体（青錐体）を刺激するため、ヒトの色覚ではシアンとして認識されます。どちらも生理的に認識されるシアンですが、単色光のシアンは物理的に存在するシアンなどと表現されることがあります。
単色光のシアンと複合光のシアンの違い
2つのシアンを比べると、単色光のシアンの方が複合光のシアンより鮮やかな色をしています。これはヒトの錐体細胞のL錐体（赤錐体）が青色光の刺激を受ける特性があるからです。次の図はヒトの標準的な色覚を標準観測者として数値化した波長ごとの刺激値を表した CIE 1931 XYZ等色関数をグラフ化したものです。
CIE 1931 XYZ等色関数
この図を見ると約490 nm（485～500 nm）の単色光は青錐体と緑錐体のみに刺激を与えることがわかります。一方、青色光と緑色を混色した複合光は青錐体と緑錐体だけではなく赤錐体にも刺激を与えることがわかります。赤錐体が刺激を受けるため複合光のシアンは鮮やかさが失われてしまうのです。単色光のシアンに赤色光を混ぜると複合光のシアンと同じ色にすることができますが、複合光のシアンを単色光のシアンと同じ色にすることはできないのです。このことは単色光と光の三原色の色合わせの実験（等色実験）から判明しました。単色光と複合光のシアンの違いについては次のページで解説している等色条件やグラスマンの法則を参照してください。
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2026年2月24日 (火)
【復帰しました】ＦＮの高校物理 （fnorio.com）について
※祝！復帰したようです。良かった。ドメインの有効期限が2036年まで延長されています。
DatesRegistry Expiration: 2036-02-22 13:54:51 UTC
※ステータスにRegistry Expiration: 2027-02-22 13:54:51 UTC と表示されました。復活を期待。
高校物理 を学習できるサイトとして多くの受験生や学生に長年親しまれていたサイト「ＦＮの高校物理 （fnorio.com）」 が現時点でアクセスできなくなっています。アクセスするとDNS_PROBE_FINISHED_NXDOMAIN のエラー表示が出ます。
ドメインの情報を調べてみたところ fnorio.com は2002年2月22日に登録されたサイトです。つまり24年間の長きにわたり運用されてきたサイトです。ドメインの間近の有効期限を調べてみたところ 2026年2月22日でしたので、ドメインの契約が更新されなかったためサイトが閉じられたものと思われます。管理者のメールアドレスも fnorio.com ドメインですので連絡を取ることができない状態です。
光と色との管理者も「ＦＮの高校物理 （fnorio.com）」でいろいろと勉強させて頂きましたのでサイトが消滅している現状はとても残念に思っています。更新忘れなどの理由でサイトが復活してくれるのが何よりですが、サイトが消滅してしまってもインターネット上にアーカイブは残されています。現時点では次のWayback Machineのアーカイブページから各記事を参照することができます。 3月末になっても復活しない場合は残念ながら消滅した可能性が高いです。
Wayback Machine 「ＦＮの高校物理(分野別目次) 」
https://web.archive.org/web/20251226200222/http://www.fnorio.com/index.htm
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2026年1月23日 (金)
光の三原色の教育ツールデモンストレーター
光の三原色の加法混色を確認することができる実験装置です。前面のつまみで赤・緑・青の原色の明るさを調整することができ、2色の光の混合や3色の光の混合を行うことができます。
「光の三原色」と「色の三原色」の原理と仕組みについては下記のページを参照してください。
【関連記事】「光の三原色」と「色の三原色」の原理と仕組み｜色が見える仕組み（７）
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Generic 光の3原色物理光学教育ツールデモンストレーター
サイズ：約12x8x11cm / 4.72x3.15x4.33インチ
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