Белые объекты кажутся белыми, потому что они отражают большую часть видимых длин волн света и мало поглощают. Когда белый свет (содержащий все видимые длины волн) падает на белую поверхность, почти весь свет отражается обратно, не поглощаясь. Вот почему белые объекты выглядят яркими — они отражают много света в ваши глаза.
Однако это не просто видимый свет. Свет, который мы видим, — это лишь малая часть электромагнитного спектра. Существует множество других длин волн электромагнитного излучения, которые наши глаза не видят, например, ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет, микроволны и радиоволны. Итак, хотя белые объекты отражают большую часть видимого света, что они делают с этими другими типами излучения?
Инфракрасное излучение испускается всеми объектами в зависимости от их температуры. Более горячие объекты испускают больше инфракрасного излучения, чем более холодные. Наши глаза не видят инфракрасный свет, но мы можем чувствовать его как тепло. Инфракрасное излучение является основным способом передачи тепла между объектами.
Когда инфракрасное излучение падает на белую поверхность, большая его часть отражается, а не поглощается. Это означает, что белые объекты обычно остаются более прохладными на солнце, чем более темные объекты, которые поглощают больше инфракрасного излучения.
Например, если вы наденете черную рубашку на улицу в солнечный день, она поглотит большую часть инфракрасного излучения от солнца и будет казаться горячей. Но если вы наденете белую рубашку, она отразит большую часть этого инфракрасного излучения и останется более прохладной.
Этот эффект очень заметен для автомобилей. Более темные автомобили, оставленные на солнце, становятся намного горячее внутри, чем автомобили светлых цветов. Темные салоны поглощают много инфракрасного излучения и достигают палящих температур. Белые салоны автомобилей в основном отражают его и остаются ближе к температуре окружающей среды.
Таким образом, с точки зрения инфракрасного излучения, большая его часть отражается белыми объектами, а не поглощается. Белый цвет остается более холодным, поскольку он не так легко поглощает тепло из инфракрасного излучения.
Как упоминалось ранее, белые объекты отражают почти все длины волн видимого света. Однако есть небольшое количество света, которое белые материалы будут поглощать, а не отражать.
Что делает что-то белым, так это то, что оно отражает свет относительно равномерно по всему видимому спектру. Но есть небольшие различия в отражательной способности для разных длин волн. Большинство белых поглощают немного больше в сине-фиолетовой части спектра.
Вот почему белые объекты со временем могут приобретать очень легкий желтоватый или коричневатый оттенок. Синие длины волн поглощаются немного больше, чем другие цвета. Это часто наблюдается в белых красках, пластике, бумаге и тканях, которые подвергаются воздействию солнечного света в течение длительного времени. Они постепенно желтеют по мере поглощения синих частот.
Таким образом, белый цвет отражает почти весь видимый свет, но поглощает лишь крошечную часть больше в голубоватом диапазоне. Это придает состаренным белым вещам слегка желтоватый/коричневый оттенок. Но поглощение очень минимально по сравнению с более темными цветами.
Солнечный свет содержит значительное количество ультрафиолетового (УФ) излучения. Оно подразделяется на три диапазона длин волн:
Большинство белых пигментов и материалов отражают почти все длины волн UVA и UVB. Некоторые белые пигменты наночастиц даже отражают до 99% УФ-излучения. С другой стороны, многие цветные пигменты и красители поглощают большое количество УФ-излучения.
Со временем воздействие УФ-излучения приводит к тому, что цветные материалы заметно выцветают, тогда как белые демонстрируют исключительную устойчивость. Например, яркие цвета красок, тканей и пластика выветриваются и тускнеют после длительного воздействия солнечного света. Но белые версии тех же материалов сохраняют свой яркий внешний вид гораздо дольше, чем УФ-деградация.
Итак, вкратце, белый цвет сильно отражает почти все длины волн ультрафиолетового излучения. Он выдерживает воздействие УФ-излучения лучше, чем большинство цветов.
Микроволны занимают часть электромагнитного спектра с более длинными длинами волн, чем видимый свет или ультрафиолет. Их длины волн варьируются от примерно 1 миллиметра до 1 метра.
Микроволны обладают способностью проникать и проходить через некоторые материалы, непрозрачные для видимого света. Например, микроволновое излучение может проходить через пластик, бумагу и керамические материалы. Это позволяет микроволновым печам нагревать пищу внутри контейнеров.
Белые материалы, такие как пластик, бумага и керамика, отражают микроволны, а не поглощают их. Вот почему контейнеры, безопасные для микроволновых печей, часто бывают белого или светлого цвета. Более темные контейнеры поглощают больше микроволн и нагреваются сильнее, что может привести к выщелачиванию химикатов в пищу.
Металлы, с другой стороны, исключительно хорошо отражают микроволны. К ним относятся такие металлы, как алюминий, которые покрыты белым. Металлы удерживают микроволновое излучение внутри полости печи и предотвращают его воздействие.
Поэтому белые материалы, такие как пластик, бумага и керамика, отражают часть микроволнового излучения, но не так хорошо, как металлы. Из всех материалов металлы являются лучшими отражателями микроволн.
Радиоволны имеют еще большую длину волны, чем микроволны, от 1 миллиметра до более 50 километров. Они производятся радиопередатчиками и используются для радио- и телепередач, мобильных телефонов и беспроводных сетей.
Большинство повседневных материалов по сути прозрачны для радиоволн. Не имеет значения, является ли материал белым или любого другого цвета — радиоволны проходят насквозь с минимальным отражением или поглощением.
Исключением являются металлы. Из-за своей электропроводности металлы взаимодействуют с радиоволнами иначе, чем другие материалы. Очень толстый металл может отражать более низкие радиочастоты. Это свойство используется в клетках Фарадея, которые защищают устройства от внешних радиопомех.
Итак, вкратце, белые объекты не проявляют значительных отражательных или поглощающих свойств по отношению к радиоволнам, за исключением толстых металлических поверхностей. Радиоволны в основном проходят беспрепятственно, независимо от цвета объекта.
Подводя итог различным поведениям:
Таким образом, белый цвет имеет тенденцию отражать большинство длин волн вдоль электромагнитного спектра, от инфракрасного до ультрафиолетового и микроволн. Исключения составляют видимый свет, который почти полностью отражается, и радиоволны, которые проходят без изменений.
Эта высокая степень отражения для многих типов излучения является причиной того, что белые объекты остаются более прохладными на солнце по сравнению с более темными цветами. Отражая тепловую энергию, а не поглощая ее, белые материалы, такие как краски, крыши и салоны автомобилей, уменьшают нагрев от солнца.
Белый цвет особенно эффективен для отражения и экранирования ультрафиолетового излучения. Это защищает белые поверхности от повреждения УФ-излучением и выцветания с течением времени. Вот почему белая краска лучше выдерживает воздействие солнца по сравнению с более темными цветами краски.
Подводя итог, более светлые белые цвета, как правило, отражают тепло, видимый свет и УФ-излучение в широком диапазоне длин волн. Это сохраняет белые объекты более прохладными и обеспечивает защиту от солнечного повреждения по сравнению с материалами, которые поглощают больше излучения. Поэтому при рассмотрении нагрева и охлаждения белый цвет, как правило, является наиболее отражающим основным цветом в спектре.
| Тип излучения | Поведение белого |
|---|---|
| Инфракрасный | Больше всего отражает, мало поглощает |
| Видимый свет | Практически все отражает, немного поглощает |
| Ультрафиолет | Больше всего отражает, очень мало поглощает |
| Микроволны | Умеренно отражает |
| Радиоволны | Не отражают и не поглощают в значительной степени |