跳转到正文

第39期自然3分钟浏览 23

发布 · 杂学书库 别馆

湿石头为什么看起来颜色更深?

明明是同一块石头,只要沾上水就会暗一度。是水改变了它的颜色吗?

几块被水打湿、表面光亮的黑色石头

湿石头看起来颜色更深,并不是因为石头变了颜色,而是因为照到石头上的光被吸收得更多了。覆盖表面的薄水膜会把光重新送回石头,水填满的凹槽则让光更少地散开,进入石头内部。

干石头会把光散开

干石头的表面有细小的凹槽和颗粒,十分粗糙。在空气与石头接触的每一处界面,光都会向四面八方反弹,其中相当一部分还没被吸收,就直接回到了眼睛里。因此,干石头看起来灰白、颜色较浅。

水填满凹槽后,界面就从空气与石头变成了水与石头。水和石头使光发生偏折的程度,比起空气来彼此更接近,因此光更少地散开,更多地进入石头深处。进入深处的光,被石头成分吸收的机会就会增加。

薄水膜会困住光

1925年,瑞典的埃ng斯特朗提出了这一想法;1988年,新西兰维多利亚大学的莱克纳和多尔夫通过计算将其完善。粗糙的石头会把光斜着射向各个方向,而以过于倾斜的角度照到水膜上方水面的光,无法进入空气,会再次向下反射。这叫作全反射。

返回的光会再次照到石头上,每次都会有一部分被吸收。来回几次后,到达眼睛的光减少了,石头的颜色就显得更深。将两种效应都纳入的计算结果,与实际测量值十分吻合。

并不是水吸收了光

人们很容易以为,是水吸收了光才让石头变暗,但薄水膜几乎不吸收光。吸收光的是石头本身,水只是让光在石头上停留得更久。因此,干燥后原来的颜色就会原样恢复。

出于同样的原因,石头越粗糙,差别就越大,而玻璃或磨得光滑的石头这类平整表面,即使湿了也几乎没有变化。光滑表面会像镜子一样把光向同一个方向反射,因此被困在水膜里的光很少。

沾点水看看颜色

沾上水后,表面散射出的白光减少了,颜色就显得更深、更鲜明。石头经过打磨抛光的表面看起来颜色更深,也是因为表面散射的光减少了。因此,挑选铺地石或供观赏的水石时,轻轻洒一点水,就能在一定程度上预估抛光后的颜色。

沙滩上只有海浪触及的地方显得更暗,T恤上只有被水溅到的地方颜色变深,也都是同样的现象。如果还留着深色印迹,也是在说明那里尚未完全干透。

湿石头颜色更深,是因为石头吸收了更多被困在水膜中的光。表面越粗糙,差别越大。

整理与参考笔记 · Lekner、Dorf 1988 Applied Optics · Twomey等 1986. 这一模型扩展了埃ng斯特朗在1925年提出的水膜全反射解释,并与测量值相吻合。也有解释认为,水使更多的光向前散射、进入深处的效应更为显著。

编写标准报告错误

小测验

哪一种物体沾水后颜色几乎不会改变?

仅保存在此浏览器中。

同类文章 · 自然

  1. 10.21自然气温3度的早晨,草地上会结霜吗?浏览 50 · 4分钟
  2. 10.19自然秋天早上凉飕飕,为什么中午却很热?浏览 28 · 3分钟
  3. 10.16自然到了夜晚,连远处传来的声音也听得清清楚楚浏览 38 · 4分钟