夏天的时候,一群小孩在愉快地玩耍,他们大汗淋漓,同时我们一眼就能看出他们的衣服被汗水弄湿了。
我们之所以能发现小孩的衣服湿了,那是因为他们衣服的颜色变得更深,和周围干燥衣服的颜色明显不一样。
有时候这种生活中不可避免的现象会让人在特殊场合下显得尴尬,那么问题来了,为什么当织物材料被弄湿的时候会显得更暗呢?
我们如何感知颜色
在我们深入了解织物材料在水分影响下的颜色变化情况前,我们首先要了解我们的眼睛是如何感知颜色的。
当来自太阳的光线进入我们的大气层,照射在草地上时,我们认为草地是绿色的,这是因为太阳光只被部分吸收,而一部分被反射出来。
绿色的草能够吸收电磁波谱中蓝色、红色、黄色和橙色波段的光,但它却能反射绿色波段的光(560-520nm)。
因此,从草中反射回来的光进入我们的眼睛,并击中我们视网膜上感知颜色的锥体细胞,最终被视觉上翻译成绿色!
图为:眼睛接收反射回的光
我们所看到的一切都是如此,我们在世界上感知到的各种各样的颜色,从一棵树的颜色到我们衣服的颜色,再到我们买的产品的颜色,所有这些完全取决于这些材料是如何吸收或反射光线的。
此外,材料的质地和组成也会影响我们如何看待颜色。例如,一件衣服是由许多层的微小纤维组成的,这为光线的反射提供了很大的表面积,让更多光可以反射出来,这会让材料颜色上显得更亮。
即使一种材料可能是部分透明的,但它的厚度会使无数纤维将颜色反射到观察者眼中。例如,一件白色T恤是由几乎透明的纤维组成,但由于数量和浓度非常大,我们会看到白色。
就是这样,织物材料、光线和空气的相互作用,导致颜色在观察者眼中出现不同的变化。
同样,有些织物材料可能会让人感觉很光滑,但其实所有这些纤维在微观层面上都是相当粗糙的表面。
粗糙的表面往往比光滑的表面看起来更亮,因为入射光有更多的角度可以反射,产生更多的反射也就产生更亮的外观。
光滑的表面,如金属或玻璃,倾向于根据入射光的角度以单一方向反射光,如果没有找到正确角度,将会显得更暗。
当织物材料湿了时
既然我们已经了解了光在接触干燥表面时的行为,那么我们就可以研究材料表面潮湿时颜色是如何变化的。
其实,当一种材料被水弄湿时,这层额外的水就像第二个反射面一样影响着光进入我们的眼睛。
例如一件鲜红色的T恤,当光线照射在干燥的T恤上时,所有波长的光线都会被吸收,只有那些呈现红色(700-635纳米)的光线会反射回我们的眼睛。
如果那件T恤是湿的,先前充满空气的纤维间空隙被水全部填满,当光线照射到织物上时,它必须先穿过织物上的那层水。
所以,光线有可能被水折射而不进入我们的眼睛,这种情况被称为全内反射(如果入射角大于某一临界角时,折射光线将会消失),在这种情况下,通常反射到观察者眼睛的光会被水重新吸收。
图为:全内反射示意图
最终,材料反射的光量是相同的,但较少的光被反射到我们的眼睛。如前所述,当有更少的光子从织物上反射回我们的眼睛,那么这种材料的颜色就会显得更深。
另外,向织物粗糙的表面加水基本上等于使它的表面变得光滑,光滑的表面反射光线的方式也不同于粗糙的表面。
根据我们观察湿表面和入射光的角度,我们可以观察到光的一个小而明亮的反射。基本上,一块湿布会比一块干布颜色更深或更暗,但它也有可能更亮,只不过这个角度比较难找到。
而当织物再次干燥时,空气从新返回到纤维之间的空隙中,使得入射的光线又能自由反射到我们我们眼睛,而不是被水吸收或重新反射。
最后
对于干湿条件下的织物颜色,材料在潮湿时不会改变颜色,而是使其反射能力减弱或转移,从而给观察者一种较暗的感觉。
光与我们的物理世界和眼部结构的相互作用,或者我们对光的感知与现实的研究是一个有趣的课题,所见不一定是真实。