日本理化学研究所光量子工学研究中心尖端光学元件开发团队的海老塚升研究员与开拓研究本部石桥极微器件工学研究室的冈本隆之专任研究员（研究当时）组成的研究团队发布研究结果称，通过油滴的反射和釉的二维衍射光栅结构，成功地解释了国宝“油滴天目茶碗”的蓝紫色光彩的成因，即所谓的曜变显色。研究人员依据与照片资料同时代制作的陶片的电子显微镜图像推断出了该结论。该成果将为茶碗鉴赏提供最佳照明以及了解茶碗制作方法等方面提供线索。相关成果已刊登在日本光学会杂志《光学》9月10日刊上。
图1 国宝油滴天目茶碗内侧可见的灯光反射光和蓝紫光彩的位置（供图：日本理化学研究所）
通过图像编辑软件提高了饱和度的照片。在距离表示茶碗直径的线9.8mm以下的水平线上，从表面光源反射光的一端向两侧依次可见蓝色、浅蓝色、蓝绿色、绿色、黄色、橙色的光彩。蓝绿色光彩从碗中心到左端的外观位置为27.5mm，右端为12.2mm。
天目茶碗大多挂着厚厚的黑釉，而油滴天目茶碗的特点是在有光泽的黑釉上出现类似油滴的斑点。尤其是中国宋代在福建建窑烧制的铁质黑釉天目茶碗，被称为建盏。在日本的8件国宝茶碗中有一半是建盏。
此次的研究始于摄影师西川茂先生的发现，当使用L·Ecolight照明时，国宝油滴天目茶碗的色彩能被更鲜艳地拍摄出来，为此研究团队开始了本次考察。在先行研究中，研究人员首先对釉面形成的二维褶皱的电子显微镜图像进行了考查，并对二维褶皱衍射产生的光彩进行了探讨。
研究人员利用通过图像编辑软件提高了衡量颜色鲜艳程度的饱和度照片中，测量出了油滴天目茶碗内侧映出的表面光源的变形反射光和蓝绿色光彩的位置等。
当从表面光源的两端发出的波长400nm光线的衍射光位于表面光源的反射光的两端附近时，褶皱的周期为900nm。
对于褶皱周期为900nm、深度为100nm的背面具有金属铁反射层的一维衍射光栅，计算其相对于垂直入射光的衍射效率，结果发现波长400nm（蓝紫色）的效率约为700nm（红色）的效率的2倍。
油滴天目茶碗的光彩外观宽度为12.8mm的面光源反射光为0次光（无关波长向相同方向前进的光。透射型时为透射光）的周期为900nm、深度为100nm的二维褶皱衍射中，如果400nm的衍射光的强度为700nm的约3.5倍，则从表面光源的反射光的一端开始，波长从400nm开始，长波长成分逐渐增加，光彩从蓝紫色变为淡蓝色或蓝绿色，在波长为400～700nm的可见光整体光谱重叠的位置，光彩呈现淡蓝色或蓝绿色。
另外，在其外侧，从波长400nm开始短波长成分逐渐缺失，从浅蓝色或蓝绿色变为绿色、黄色、橙色，以及红色。表面光源的白色LED中，由于作为荧光物质的激发光源的蓝色LED的强峰值位于波长450～460nm处，因此在包含该波长的位置上的光彩更偏蓝色。
事实上，在提高了饱和度的油滴天目茶碗照片中，在表面光源的反射光的边缘两侧的光彩，从蓝色到浅蓝色、绿色的顺序发生了变化。
根据此次取得的成果，有望为鉴赏提供最佳照明，以及阐明釉料配方和烧制方法等提供线索。
平时鲜有的学习机会
海老塚研究员表示：“我正在开发8.2米斯巴鲁望远镜、新一代30米望远镜（TMT）、月球极地探测计划等使用的衍射光栅。因此，当我看到釉面的电子显微镜图像时，我想通过釉面褶皱的衍射来解释曜变，这就是我写这篇论文的契机。最初我打算通过假设天目茶碗的内侧为球面，或单色光的衍射角等来简单说明茶碗上光彩的颜色位置，但得益于与共同作者冈本先生的讨论以及审稿老师们的建议，找出了更接近实物的色彩和衍射光强度等数据。能有机会重新学习椭圆公式和颜色空间等平时工作中不会涉及的事物，这对我来说是一次非常新鲜的探索。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：《光学》
论文：关于国宝油滴天目茶碗光彩的考察
URL：myosj.or.jp/wp-content/themes/osj/download/kogaku/52/09/07.pdf
