テレビやスマートフォンの画面と、絵の具やインクでは、色を作る仕組みがまったく逆であることを知っていますか。画面は色を重ねるほど明るくなり、絵の具は混ぜるほど暗くなります。この記事では、光の三原色と色の三原色の違いを、実際に光を重ねる実験と絵の具を混ぜる実験の両方で確かめる自由研究を紹介します。

光の三原色と色の三原色は何が違うのか

光の三原色は赤(Red)・緑(Green)・青(Blue)の3色で、頭文字を取ってRGBと呼ばれます。スマートフォンやパソコン、テレビの画面は、この3色の光の点(画素)を組み合わせてあらゆる色を表現しています。光は重ねるほど明るくなる性質があり、これを「加法混色」と呼びます。赤と緑を重ねると黄色に、緑と青を重ねると水色(シアン)に、赤と青を重ねると赤紫色(マゼンタ)になり、3色すべてを同じ強さで重ねると白色光になります。

一方、絵の具やインクで色を作るときの色の三原色は、印刷の世界ではシアン(Cyan、緑がかった青)・マゼンタ(Magenta、赤紫)・イエロー(Yellow、黄)の3色で、頭文字を取ってCMYと呼ばれます。これは光を反射させて色を見せる「減法混色」で、色を混ぜるほど反射する光の量が減り、暗くなっていきます。理論上はシアン・マゼンタ・イエローを均等に混ぜると黒に近づきますが、実際のインクや絵の具には不純物が含まれるため真っ黒にはならず、暗い灰色や茶色っぽい色になります。印刷機がCMYの3色に加えて黒(K)のインクを別に用意しているのは、このためです。

小学校の授業や絵の具セットでは、色の三原色を「赤・青・黄」として習うことが多いですが、これは正確にはマゼンタに近い赤・シアンに近い青を、身近な「赤」「青」という名前で簡略化して教えているものです。正式な色の三原色の名前と、実際に手持ちの絵の具を混ぜたときの見た目には少しズレがあることを、この自由研究で確かめてみましょう。

用意する材料と道具

光の三原色実験に使うもの

懐中電灯(スマートフォンのライトでも可)：3個
赤・緑・青の工作用カラーセロファン：各1枚
輪ゴムまたはセロハンテープ：懐中電灯にセロファンを固定する用
白い壁または白い模造紙：光を映すスクリーン用
部屋を暗くできる場所(夜の室内やカーテンを閉めた部屋)

色の三原色(絵の具)実験に使うもの

水彩絵の具またはポスターカラー：赤・青・黄の3色(可能ならマゼンタ・シアン・イエローの絵の具があるとより正確な実験になる)
パレット
筆：2〜3本
水を入れる容器
白い画用紙
雑巾またはティッシュ

光の三原色を確かめる実験

手順1：懐中電灯にセロファンを貼る

3個の懐中電灯のライト部分に、赤・緑・青のセロファンをそれぞれ輪ゴムかテープで固定します。セロファンがずれて光が漏れないよう、しっかり覆いましょう。

手順2：部屋を暗くして光を重ねる

部屋を暗くし、白い壁や模造紙に向かって懐中電灯の光を当てます。まず1色ずつ順番に当てて壁に映る色を確認し、次に2色の円が重なるように光を当てます。

赤+緑 → 何色になるか観察して記録する
緑+青 → 何色になるか観察して記録する
赤+青 → 何色になるか観察して記録する

最後に3色すべてを同じ場所に重ねて当て、中心部分が何色に見えるかを確認します。うまく重ねると、中心が白色に近づくのが確認できるはずです。懐中電灯の明るさが均等でないと白くなりにくいので、同じ種類の懐中電灯を使うか、壁との距離を調整して明るさをそろえてみましょう。

絵の具を混ぜる色の三原色実験

手順1：1色ずつパレットに出す

パレットに赤・青・黄の絵の具を、それぞれ1cmくらいの量ずつ出します。

手順2：2色ずつ混ぜて記録する

筆で少量ずつすくい取り、パレットの空いている場所で2色を混ぜます。混ぜる前と後で画用紙に色を塗って比較できるようにしましょう。

赤+黄 → オレンジ色になる
青+黄 → 緑色になる
赤+青 → 紫色になる

絵の具の分量の比率(赤を多めにする、黄を多めにするなど)を変えると、できる色も微妙に変化します。比率を変えて何パターンか試し、色の変化を記録すると研究に厚みが出ます。

手順3：3色すべてを混ぜる

赤・青・黄の3色を同じくらいの量ずつ混ぜてみましょう。理論上の色の三原色(シアン・マゼンタ・イエロー)であれば黒に近い色になりますが、学校で使う赤・青・黄の絵の具は完全な三原色ではないため、真っ黒にはならず、暗い灰色〜茶色っぽい色になります。これは絵の具の顔料に不純物が含まれているためです。実際にどのような色になったか、正直に記録しましょう。

光の実験と絵の具の実験を比較する

同じ「三原色」という言葉を使っていても、光の実験では3色を重ねるほど白く明るくなり、絵の具の実験では3色を混ぜるほど暗くなります。この2つの実験結果を並べて比べてみましょう。「光は目に直接届く」「絵の具は光を反射させて色を見せている」という違いから、なぜ正反対の結果になるのかを考察すると、レポートの説得力が増します。

観察記録のつけ方

それぞれの実験で、以下の項目を記録しましょう。

実験の種類(光/絵の具)
組み合わせた色
混ぜる前に予想した色
実際にできた色(色鉛筆で塗るか、スマートフォンで撮影)
気づいたこと

同じ組み合わせでも、絵の具の量の比率や懐中電灯の明るさによって結果が変わることがあるので、条件もあわせてメモしておきましょう。

レポートのまとめ方

1. 研究の動機と目的

「テレビの画面と絵の具で、色の作られ方がどう違うのか知りたかった」など、研究を始めた理由を書きます。

2. 予想

「光を重ねると絵の具と同じように暗くなると思う」など、実験前の予想を書きましょう。

3. 材料と手順

使った材料と、光の実験・絵の具の実験それぞれの手順を番号つきで記述します。

4. 結果

光の三原色の組み合わせと、絵の具の三原色の組み合わせでできた色を、それぞれ表と写真でまとめます。同じページに並べて比較できるようにすると見やすくなります。

5. 考察

なぜ光は混ぜるほど明るくなり、絵の具は混ぜるほど暗くなるのかを、加法混色と減法混色の違いから考察します。学校で教わる「赤・青・黄」と、印刷で使われる「シアン・マゼンタ・イエロー」の違いに気づいた場合は、それも書き加えると評価が高まります。

6. 感想とまとめ

実験を通じて驚いたことや、身の回りで加法混色・減法混色が使われている例(テレビ画面、印刷物、信号機など)を探してみた感想をまとめます。

まとめ

色の混合実験では、光の三原色(赤・緑・青)は重ねるほど明るくなる加法混色、色の三原色(シアン・マゼンタ・イエロー)は混ぜるほど暗くなる減法混色という、正反対の性質を持つことを自分の目で確かめられます。学校の絵の具セットで習う「赤・青・黄」と正式な色の三原色との違いにも注目すると、他の人と差がつく自由研究になります。

色の混合実験｜光の三原色と絵の具の三原色の違いを実験で比較しよう