用水管冲洗边墙,你会发现泛白的水泥变成了灰白色;冲来的潮水会把灰白的海滩变成棕褐色;落下的豆大雨点会使普通的白色衬衫上面斑斑点点一团糟,请尖叫一声吧!
水让接触它的物体颜色暂时变深,是每天都在发生的让人难以理解的事情之一。这个现象我们太熟悉了,以致于都不会对它感到奇怪(即使我们曾经思考过)。然而,它仍然是一个真正的谜题——特别是这个现象显而易见。
许多渗水的物体,例如纸、纤维、树皮、土壤和毛发,它们遇到水时,颜色都会变深。这是为什么呢?当光线照工作的写照我看起来倒霉,其实我也真是倒霉。
射到物体后,有些光线被吸收,有些被反射或散射到我们的眼睛里,因此,当物体的颜色看起来比原来深的时候,这一定意味着返回到眼睛里的光线比通常情况下的少。
光在空气中传播的时候(主要是在真空中,除了碰撞到飞驰而过的空气分子外),它几乎是沿着一条直线传播的。当光线从真空进入水或玻璃,传播速度会变慢。玻璃和水的密度都比空气大,光线穿过它们的表面时会突然弯曲,通常促使光线以Z形传播回去。这种光线弯曲传播的现象叫做折射。
不同物质有着不同的折射率,折射率指的是物体折射光线的多少。与真空相比,真空的折射率最低,是1;水的折射率是1.33;玻璃的折射率是1.5;铂的折射率是2.3。当光线从一种物质向另一种物质传播的时候,两个物体之间的折射率折射量差距越大,被迫改变方向的光线就越多。
以棉花为例。棉花是牛仔裤和衬衫最常使用的纤维材料。棉花纤维是天然纤维编制而成(折射率大约是1.5),纤维之间空隙充满空气(折射率大约是1)。因此,当光线穿过纤维的时候,光线在棉花纤维与困在纤维间隙的空气的交界处突然发生折射。这个急剧的弯曲使得许多光线从纤维的表面散射回我们面前。
但是,纤维弄湿了的时候,水渗入其中,填充了之前空气占据的纤维之间的间隙。水的折射率是1.33,与周围棉花纤维的折射率十分接近。这意味着更多的光线穿过纤维,更少的光线发生散射。由于更少的光线到达我们的眼睛,因此我们看到的物体颜色便变深了。拿我们的纤维来说,其颜色看起来就变深了。
我们将沙子、毛发或混凝土弄湿的时候,我们仅仅能注意到它们的颜色变深了。实际上弄湿的纤维还能变得透明。有越多的光线以直线穿过纤维,就有越多的光线从对面出去。如果这件弄湿的衣服正巧穿在你身上,那么光线穿过纤维碰到你的皮肤后反射回眼睛里,我们就看到了里面的皮肤。这就是为什么在雨中衣服被淋透是一件如此令人尴尬的事情。