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一部のオブジェクトが完全に黒くて反射率が高いのはなぜですか?

<ブロック引用>

一部のオブジェクトは、可視光スペクトルのすべての色を吸収する物質でできているため、黒色です。これは、オブジェクトが光を反射しないため、黒く見えることを意味します。

ヴァン ゴッホの カラスのある麦畑 での黒の使用を一言で表すとすれば、 それはただ忘れられないものです。広大な麦畑の上空を飛ぶ漆黒のカラスの果てしない軌跡が、紺碧の地平線から出現しているのが見えます。あたかもその上の嵐の雲を反映した乱れた海の潮が裂け、生き返り、逃げ去ったかのようです。これはゴッホが亡くなる前に描いた最後の芸術作品であり、ゴッホの運命を見事に縁取りました。

カラスのいる麦畑は、ヴィンセント・ヴァン・ゴッホの最高の芸術作品の 1 つとして知られています。 (写真提供:ヴィンセント・ヴァン・ゴッホ / ウィキメディア・コモンズ)

色の印象は常に、第一に本能的で、第二に知的なものでした。それは長い間、賞賛に値するものと不快なものについての私たちの認識を支配してきました。白は長い間貴族や王族と関連付けられていましたが、黒は特に悪魔、罪、死と関連付けられていました。ただし、黒を説明するより適切な概念は、機密性です。 黒は文字どおり隠れます。

オブジェクトが黒いのはなぜですか?

ニュートンとゲーテは、色を科学的に研究した最初の人物です。プリズムを使った前者のふざけた態度は、白色光が7色で構成されていることを示していました。オブジェクトに色を与えるのは、これらの成分の吸収と反射です。

虹は、プリズムのように振る舞う雨滴によって形成されます。 (写真提供:大学宇宙研究会)

電磁波である光は、波長の集まりです。ただし、私たちの目は、このクラスターの一部、つまり可視範囲として知られている、私たちが見ることができる波長範囲にしか敏感ではありません.可視範囲自体は密集した波長の集合であり、連続していないにもかかわらず、ニュートンが観察した 7 つの色に大まかに分けることができます。

オブジェクトがこれらの構成波長を吸収および反射するという記述は、特定の色のオブジェクト、たとえば赤いシャツがその特定の色を放射することを意味します。赤以外の色に関連する残りの波長を吸収します。壁に 7 つの異なる色のボールを投げて、壁が反射するボールによって壁の色が決まるように考えてみてください。しかし、これは黒と白について何を言いますか?

白がすべての色を一緒に反射する場合、黒は完全に反対で、完全に吸収されます。つまり、黒は単に光がないということではなく、ゲーテが示したように、慎重に考案された顔料の混合物なのです。このように光エネルギーを吸収すると、通常は熱として現れます。これが、優れた熱コレクターであるため、夏に黒いシャツが嫌われる理由です.

ただし、多数の明るい色相は複数の波長の反射と絡み合いに起因する可能性がありますが、異なる 色合い はどうでしょうか。

マットとグロスの違い

文化的には、黒の概念は恐怖を描写するものと落ち着いたものを描くものの間で揺れ動いてきましたが、私のお気に入りは常に白い紙に描かれた印象です.黒と白のコントラストが高いため、黒は読み書きに最も適したインクになりました。それでも、ゲルペンの黒はヒョウの黒とは異なります。マットな黒の深みとは異なり、緑のじゅうたんの 8 ボールのように輝きます。

スヌーカー 8 ボール (写真提供者:Pixabay)

実際、「黒」という言葉の起源は、印欧祖語の bhleg にまでさかのぼることができます。 「輝く」という意味です。しかし、黒がすべての波長の吸収を表しているのなら、なぜそれは何とか反射しているかのように輝いているのでしょうか?この特異性は、入射光の量と反射物体自体の表面という 2 つの要因に帰着します。

十分な光がないと、赤でも黒として認識されます。さらに、マットブラックとグロスブラックの違いは、入射光の吸収と反射の比率に関係しています。この比率は、物体の表面に大きく影響されます。 理想的に 黒い物体は、入射光のすべての斑点を吸収し、まったく反射しません。その一例がブラックホールで、その強烈な引力は光でさえ逃げることができません。実際には、微細な表面の不規則性により、常に一部の光が反射して逃げることができます。

ブラックホールは宇宙で最も黒いものです。 (画像ソース:Wikipedia.org)

たとえば、粗いまたは不規則な表面は、反射光があらゆる方向に無計画に散乱する拡散反射への道を開きます。この反射光の発散性により、オブジェクトはより暗く、マットに見えます。一方、滑らかな表面は、光を狭く集中的に反射します。これにより、マテリアルに明るいまたは光沢のあるスポットが表示されます。この反射は鏡面反射と呼ばれます。鏡面反射を示す黒い物体は、拡散反射を示す物体よりも一般的です。

Vantablack は、これまで見た中で最も黒い素材です。 (写真提供:Surrey NanoSystems / Wikimedia Commons)

2014 年、英国のナノテクノロジー企業がこれまでに知られていた中で最も黒い物質を開発したとき、世界は大騒ぎになりました。ベンタブラックとして知られるこの物質は、カーボンナノチューブの端が密に並んで構成されています。マテリアルは非常に暗いため、白い背景では、遠く離れた宇宙空間のどこかへのワームホールのように見えます。この材料は、入射光の 0.045% しか反射しないことが知られています!もちろん、エドガー・アラン・ポーの黒猫よりも暗いわけではありません。 .


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