為什麼當衣服變溼時,它的顏色也會隨之變化,顯得更深呢?

2021-01-21 怪羅科學

夏天的時候,一群小孩在愉快地玩耍,他們大汗淋漓,同時我們一眼就能看出他們的衣服被汗水弄溼了。

我們之所以能發現小孩的衣服溼了,那是因為他們衣服的顏色變得更深,和周圍乾燥衣服的顏色明顯不一樣。

有時候這種生活中不可避免的現象會讓人在特殊場合下顯得尷尬,那麼問題來了,為什麼當織物材料被弄溼的時候會顯得更暗呢?

我們如何感知顏色

在我們深入了解織物材料在水分影響下的顏色變化情況前,我們首先要了解我們的眼睛是如何感知顏色的。

當來自太陽的光線進入我們的大氣層,照射在草地上時,我們認為草地是綠色的,這是因為太陽光只被部分吸收,而一部分被反射出來。

綠色的草能夠吸收電磁波譜中藍色、紅色、黃色和橙色波段的光,但它卻能反射綠色波段的光(560-520nm)。

因此,從草中反射回來的光進入我們的眼睛,並擊中我們視網膜上感知顏色的錐體細胞,最終被視覺上翻譯成綠色!

圖為:眼睛接收反射回的光

我們所看到的一切都是如此,我們在世界上感知到的各種各樣的顏色,從一棵樹的顏色到我們衣服的顏色,再到我們買的產品的顏色,所有這些完全取決於這些材料是如何吸收或反射光線的。

此外,材料的質地和組成也會影響我們如何看待顏色。例如,一件衣服是由許多層的微小纖維組成的,這為光線的反射提供了很大的表面積,讓更多光可以反射出來,這會讓材料顏色上顯得更亮。

即使一種材料可能是部分透明的,但它的厚度會使無數纖維將顏色反射到觀察者眼中。例如,一件白色T恤是由幾乎透明的纖維組成,但由於數量和濃度非常大,我們會看到白色。

就是這樣,織物材料、光線和空氣的相互作用,導致顏色在觀察者眼中出現不同的變化。

同樣,有些織物材料可能會讓人感覺很光滑,但其實所有這些纖維在微觀層面上都是相當粗糙的表面。

粗糙的表面往往比光滑的表面看起來更亮,因為入射光有更多的角度可以反射,產生更多的反射也就產生更亮的外觀。

光滑的表面,如金屬或玻璃,傾向於根據入射光的角度以單一方向反射光,如果沒有找到正確角度,將會顯得更暗。

當織物材料溼了時

既然我們已經了解了光在接觸乾燥表面時的行為,我們就可以研究材料表面潮溼時顏色是如何變化的。

其實,當一種材料被水弄溼時,這層額外的水就像第二個反射面一樣影響著光進入我們的眼睛。

例如一件鮮紅色的T恤,當光線照射在乾燥的T恤上時,所有波長的光線都會被吸收,只有那些呈現紅色(700-635納米)的光線會反射回我們的眼睛。

如果那件T恤是溼的,先前充滿空氣的纖維間空隙被水全部填滿,當光線照射到織物上時,它必須先穿過織物上的那層水。

所以,光線有可能被水折射而不進入我們的眼睛,這種情況被稱為全內反射(如果入射角大於某一臨界角時,折射光線將會消失),在這種情況下,通常反射到觀察者眼睛的光會被水重新吸收。

圖為:全內反射示意圖

最終,材料反射的光量是相同的,但較少的光被反射到我們的眼睛。如前所述,當有更少的光子從織物上反射回我們的眼睛,那麼這種材料的顏色就會顯得更深。

另外,向織物粗糙的表面加水基本上等於使它的表面變得光滑,光滑的表面反射光線的方式也不同於粗糙的表面。

根據我們觀察溼表面和入射光的角度,我們可以觀察到光的一個小而明亮的反射。基本上,一塊溼布會比一塊幹布顏色更深或更暗,但它也有可能更亮,只不過這個角度比較難找到。

而當織物再次乾燥時,空氣從新返回到纖維之間的空隙中,使得入射的光線又能自由反射到我們我們眼睛,而不是被水吸收或重新反射。

最後

對於乾濕條件下的織物顏色,材料在潮溼時不會改變顏色,而是使其反射能力減弱或轉移,從而給觀察者一種較暗的感覺。

光與我們的物理世界和眼部結構的相互作用,或者我們對光的感知與現實的研究是一個有趣的課題,所見不一定是真實。

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