Warum sind so viele verschiedene Arten von Objekten weiß, erscheinen aber grau, wenn sie nass sind?

Wenn ich Ihre Frage richtig gelesen habe, geht es darum, was die Ursache dafür ist, dass Objekte undurchsichtig und weiß sind. Ein roter Faden zieht sich durch Salz, Bierschaum und Talkumpuder – all diese Gegenstände haben transparente Partikel in sich eingebettet. Wenn wir uns zum Beispiel Salz ansehen, gibt es in seiner „kleinsten Größenordnung“ transparente Partikel, die als Körner bezeichnet werden. Wenn die transparenten Partikel klein, aber größer als die beteiligten Wellenlängen sind, wirkt Licht, das in jedes transparente Korn eintritt, als Streuzentrum. Das heißt, Licht wird reflektiert und gebrochen und tritt mit unveränderter Frequenz wieder auf. Deshalb erscheint das Objekt weiß, erklärt aber nicht, warum es undurchsichtig ist.

Seine Undurchsichtigkeit kommt von der Tatsache, dass sich der Brechungsindex von Luft und den transparenten Körnern des Salzes ändert. Die Menge des reflektierten Lichts ist durch seinen Reflexionsgrad gegeben, der wiederum durch die Unterschiede zwischen den Brechungsindizes ($n_1 =$Luft und$n_2 =$Salz). Bei senkrechtem Lichteinfall ist der Reflexionsgrad gegeben durch

Je größer die Änderung in den beiden Indizes ($n_1−n_2$), desto mehr Licht wird reflektiert und das Material erscheint undurchsichtiger. Für optische Frequenzen beträgt der Brechungsindex für Salz 1,54 und sein Reflexionsgrad an einer Oberfläche beträgt R = 0,04. Es wird jedoch ein Salzhaufen mit seinen zahlreichen Salzkristallstücken hergestellt, die Licht von zahlreichen Oberflächen reflektieren und die Anzahl der Reflexionen zurück in das einfallende Medium erhöhen.

Daher ist das reflektierte Licht, das den Betrachter erreicht, weiß und undurchsichtig.

Jetzt können wir dies auf Wasserdampf oder Bierschaum, Schnee (Eiskristalle), Papier (transparente Fasern) oder Talkumpuder (Kristall) oder sogar gemahlenes Glas auftragen, die jeweils aus transparenten Partikeln bestehen.

Weißes Licht wird also von mehreren Oberflächen mit unveränderter Frequenz reflektiert, sie erscheinen weiß und undurchsichtig. Was weiße Farbe angeht, vermute ich hier, aber ich gehe davon aus, dass weiße Farbe aus kleinen, durchsichtigen, transparenten Partikeln besteht, die in einem durchsichtigen Klebstoff schwimmen, so dass die Farbe beim Streichen an einer Wand haften bleibt.

Die Frage, warum Papier, Schnee oder Talkumpuder cremefarben oder grau erscheinen, muss daran liegen, dass der Reflexionsgrad des Materials abnimmt, da weniger Licht reflektiert wird. Dies ist sinnvoll, da nun ein nass werdendes Material die transparenten Partikel mit einem höheren Brechungsindex umgibt; Das heißt, das einfallende Medium geht von Luft zu Wasser. Der entscheidende Punkt ist, dass es der Unterschied ist ($n_1−n_2$), der bestimmt, wie stark der Reflexionsgrad abnimmt (siehe obige Gleichung). Zum Beispiel gehe ich davon aus, dass Schnee einen Brechungsindex von Eis hat,$n_2$(Eis) = 1,30. Seit$n_1$(Wasser)=1,33, der Reflexionsgrad nimmt für nassen Schnee dramatisch ab auf R(nasser Schnee)$=1.3×10^{-4}$! Diese dramatische Abnahme impliziert, dass viel mehr Licht durchkommt und nicht reflektiert wird, daher sein graues Aussehen. Wenn also Wasser Papier oder Talkumpuder umgibt, ist es die Reduktion von ($n_1−n_2$), was dazu führt, dass Objekte cremefarben erscheinen. Das war mein Lieblingsteil Ihrer Frage und der Grund, warum ich darauf geantwortet habe. Tolle Frage!

Wenn Sie weiße Dinge befeuchten, erscheinen sie dunkler, weil sie durch das Befeuchten zusammenklumpen und weniger Oberfläche zum Reflektieren von Licht vorhanden ist.