Какие цвета больше всего отражают инфракрасное излучение?

Около пятнадцати лет назад я прочитал в книге (физика Джеймса Уокера, 3-е издание), что темно-коричневый цвет отражает инфракрасное излучение лучше, чем любой другой цвет, и, следовательно, атмосферное тепло, поскольку наши тела получают больше всего тепла в виде инфракрасного излучения, и поэтому мы носим очень темно-коричневую одежду (почти черную). ) помогает охлаждать тело. Он дошел до того, что показал фотографию сахарских бедуинов, идущих между песчаными дюнами и одетых в очень темную одежду в солнечный день, как доказательство того, что они знали, что это идеальный цвет из поколения в поколение. Поскольку я провел большую часть своей жизни в самых горячих точках планеты, с тех самых пор, как я большую часть времени я носил темно-коричневую одежду, несмотря на то, что все люди вокруг меня носят белую одежду и ездят на белых машинах, игнорируют предупреждения и советы правительственных СМИ носить белую одежду и игнорируют тот факт, что мне всегда было некомфортно теплее в коричневой одежде и тот факт, что со времен средневековья женщины на Ближнем Востоке носят темные цвета из-за известного стиха поэта, флиртующего со своей возлюбленной, когда он увидел ее в черной одежде в Багдаде, я не мог доверять своим чувствам и общим знаниям, а также средствам массовой информации больше чем университетская книга по физике, которую я взял в университетской библиотеке. Сегодня я думал о том, чтобы использовать кристаллы для разделения зеленого лизера, но я узнал, что результат будет в ИК-диапазоне, и тогда я провел небольшой эксперимент с ИК-пультом и камерой телефона, чтобы увидеть, какой цвет подходит для наблюдения отраженного ИК-излучения.
Первая картинка ИК на коричневой гладкой двери а вторая на белой стене (из-за комендантского часа я не смог достать цветные карты из того же материала)

коричневая дверь

белая стена

Редактировать:
коричневая дверь имеет глянцевый поверхностный слой, который отражает свет больше, чем стена, поэтому первое изображение должно было быть еще темнее. Верхним ярким пятном на первом изображении следует пренебречь, потому что оно также появляется при видимом свете и является Результат глянцевого покрытия. следует рассматривать только нижнюю область диммера, аналогичную по форме той, что изображена на нижнем рисунке.

Я не уверен в издании книги, я искал в Интернете, и обложка, которую я помню, совпадает с обложкой 3-го издания на Amazon.
Я думаю, что было бы ложной логикой сопоставлять отраженные видимые длины волн (не говоря уже о воспринимаемом цвете, который даже не является точным индикатором) с отражением в ИК-диапазоне. Например, ответ на очевидный вопрос «какой цвет больше всего отражает синие волны?» синий. Вы бы никогда не спросили: «Какой цвет, кроме синего, отражает наибольшее количество синих длин волн»? Это не имеет особого смысла. Белый может отражать больше видимого света, поэтому, по крайней мере, он должен быть холоднее для видимых длин волн, но перевешивает ли это вклад тепла от других длин волн — это уже другая история.
@DKNguyen Вы имеете в виду, что доктор Уокер ошибается? ИК-отражение больше связано с типом материала, чем с цветом, но также обратите внимание, что черный или темнота - это не цвет, в его книге, если я правильно помню, он сказал очень темно-коричневый, что он выглядит почти черным или что-то в этом роде.
Я не говорю, что это не так, я говорю, что утверждение не следует логическим рассуждениям, поэтому я не могу просто сидеть сложа руки и думать: «Да, это имеет смысл». Поэтому я бы не стал доверять этому утверждению без дополнительных (эмпирических) доказательств. Например, полиэтиленовые пакеты прозрачны для ИК-излучения, независимо от их цвета. Тот же базовый материал, прозрачный для ИК-излучения, но другой материал пигмента для цвета, но они также прозрачны для ИК-излучения.
@DKNguyen Что ж, если подумать в сочетании с вашим первым комментарием и ответом Оливера, коричневый, отражающий больше ИК-излучения, чем другие цвета, можно логически обосновать тем фактом, что коричневый имеет красный компонент и что ИК-частота находится рядом с видимым красным и имеет некоторые общие черты. его характеристики. Но тогда возникает вопрос: почему коричневый, а не только красный?
Тем не менее, красный все еще не NIR. Просто NIR рядом. И эта разница может быть значительной.
@DKNguyen Некоторые свойства электромагнитных волн не проявляются и не исчезают постепенно, вместо этого они появляются в окнах, разделенных областями, которые не разделяют эти характеристики со своими правыми и левыми соседями. Это особенно верно для потока ИК-излучения в материалах, поэтому оптическое волокно имеет окна 850 нм, 1310 нм и 1550 нм.
@DKNguyen Иногда это происходит из-за магии чистой квантовой механики, а иногда просто из-за увеличения энергии. Например, сигналы Wi-Fi могут проникать через стены, незаметно прокрадываясь между атомами, как воры, в то время как рентгеновские лучи также могут проникать сквозь стены, но как команда спецназа, между тем видимый свет, который находится посередине, не может проникать сквозь стены. Поэтому той разницей, о которой вы говорите, можно пренебречь.
Вы упускаете суть. Я хочу сказать, что если вас интересует, сколько инфракрасного излучения отражает материал, просто используйте количество инфракрасного излучения, отражаемого этим материалом, вместо какой-либо другой длины волны, просто потому, что вы можете обнаружить эту длину волны своими глазами. Вы не пытаетесь определить, сколько синего что-то отражает, глядя на то, сколько зеленого оно отражает. Длина волны инфракрасного излучения — это собственный цвет, который вы не можете видеть. И в ваших конкретных примерах окон вы игнорируете, как большинство материалов внезапно поглощают УФ, но не синий цвет, или как пластики внезапно становятся прозрачными для NIR, но не для красного.
@DKNguyen Меня как-то интересует обратное: какой цвет отражает больше ИК-излучения. Вы сказали, что это цвет ИК-области, который трудно определить и не следует коррелировать с видимыми цветами. Доктор Джеймс Уокер утверждал, что этот цвет в ИК-диапазоне кажется человеческому глазу очень темно-коричневым. Мы на одной странице?
Только что нашел это в Интернете: (Из света, достигающего поверхности Земли, инфракрасное излучение составляет 49,4%, а видимый свет обеспечивает 42,3%. Остальное — УФ. Это излучение имеет длину волны> 700 нм и обеспечивает 49,4% солнечной энергии. ) Частота ИК-пультов находится в пределах диапазона, способствующего нагреву тел людей на солнце.
То, что человеческому глазу кажется темным, не имеет большого значения. Просто потому, что твои глаза не видят этого. Насколько вам известно, материал может поглощать или отражать эти невидимые длины волн, и в любом случае он будет казаться вашим глазам темным. Видимое и ближнее инфракрасное излучение являются преобладающими излучениями солнца. Поэтому, если что-то темное, вы не знаете, что оно может отражать или поглощать за пределами видимого. Но если он белый, вы точно знаете, что он отражает видимые длины волн (и опять же вы не знаете, что он делает за пределами видимого).

Ответы (1)

ИК — это чрезвычайно широкий диапазон длин волн (от ближнего инфракрасного диапазона, 800 нм, до дальнего инфракрасного диапазона до 1000000 нм). То, с чем вы имеете дело, когда экспериментируете с пультом от телевизора и камерой телефона, находится в ближнем инфракрасном диапазоне (800–1000 нм). Свойства материала в этом диапазоне по-прежнему сравнимы с оптическим диапазоном (хотя мы не видим «инфракрасных цветов»). Однако с камерой с фильтром ближнего инфракрасного диапазона вы будете удивлены, увидев, что многие цветные объекты кажутся белыми. Это особенно бросается в глаза для многих объектов черного цвета. Причина, вероятно, просто в том, что спроектированные объекты не «оптимизированы» для NIR-диапазона, потому что эти «цвета» все равно никто не увидит и не будет платить за это.

Однако это не имеет ничего общего с тепловым излучением дальнего инфракрасного диапазона (или, скорее, является лишь его крошечной частью), которое начинается примерно с 3000 нм до 50000 нм. Спектры поглощения в этом диапазоне совершенно не связаны с ближним инфракрасным диапазоном. В последнем по-прежнему преобладают электронные переходы (похожие на цвета, которые мы видим) внутри молекул, в то время как в первом преобладают колебания (или фононы, согласно квантовой механике) между молекулами.

Вот почему вы ничего не можете сказать о поведении теплового излучения (особенно отражательной способности или «цвете ПИ») одежды, ссылаясь на ее различные видимые цвета. Это совсем другая физика, так сказать. Единственным заметным исключением являются металлы: они хорошо отражают в оптическом и ближнем ИК-диапазонах, а также в дальнем ИК-диапазоне. По этой причине очень сложно определить температуру металлических предметов с помощью тепловизионной камеры (вы можете просто увидеть отражения близлежащих предметов, например себя, и, следовательно, их температуру вместо истинной температуры металлической детали).

Что действительно имеет косвенный тепловой эффект, так это поглощение видимого света и NIR и последующее преобразование в тепловое излучение (гораздо большую длину волны) из-за температуры поднимаемого объекта. Черная одежда очень эффективно поглощает солнечный свет и сильно повышает вашу температуру, пока вы находитесь на солнце, в отличие от белой одежды, которая отражает большую часть солнечного света и, следовательно, позволяет меньше преобразовываться в тепло.

Я бы сказал, что то, что вы прочитали в вашей книге, является очень популярным научным мифом, созданным для объяснения сбивающего с толку факта, что люди на Ближнем Востоке или в Африке носят черную одежду, тогда как на самом деле это, вероятно, просто случайный культурный маньеризм, а скорее чем некая «интуитивная наука мудрых древних седобородых суфийских шаманов».

Люди в темной одежде тогда не были случайной культурной вещью. Тепло приходит к нам не только от солнца. Он также исходит от наших теплых тел. Когда все тепло тела попадает на белую одежду, которую мы можем носить, оно также отражается обратно в наши тела. Поэтому, когда мы носим белое, мы на самом деле нагреваем свое тело. Это означает, что лучший цвет для сохранения хладнокровия — черный. Черный поглощает все длины волн, исходящие от солнца, но черный также поглощает энергию, покидающую наши тела, вместо того, чтобы отражать ее обратно в наши тела.
+1. Кстати, я тоже из африканской Сахары, и наши люди носят в основном белые одежды, даже похоронные и траурные костюмы уже тысячи лет строго белые.
@josephh Эта книга действительно хороша, особенно для новичков. Я помню, как случайно выбрал его, основываясь на его обложке, когда основные ссылки были недоступны, и получил полные оценки по физике на первом курсе, завися только от него после того, как с треском провалил свой первый тест. Но он полностью избегает исчисления и использует только алгебру.
Но не легко ли опытным путем выяснить на примере термометров в коробках сочетание различных материалов разного цвета? Цвета некоторых материалов могут быть изменены без радикального изменения свойств покрытия, например, оксиды одного и того же материала, например, стальной ящик может иметь три цвета, если его отшлифовать, дать ему заржаветь и нанести преобразователь ржавчины, таким образом, серебристый, коричневый и черный.
Обратите внимание, что вам важен не только видимый цвет, но и невидимый цвет. видимая-черная ИК-белая одежда может оказаться лучше видимой белой ИК-черной одежды, а может и нет.
@josephh: в основном это правда, и, вероятно, это причина рекомендации носить черную одежду в жарком климате. Но это предполагает, что 1) явно черная одежда коррелирует с высокой поглощающей способностью в дальнем инфракрасном диапазоне (в то время как белая одежда противоположна), что делает ее также эффективной в излучении тепла тела в окружающую среду вместо отражения тепла тела обратно к нам; 2) положительный эффект от излучения тепла тела в окружающую среду превосходит отрицательный эффект от поглощения солнечного света в видимом и инфракрасном диапазонах. Я сильно сомневаюсь в обоих пунктах...
... Я также говорил о предположении 1) в своем ответе и о том, почему я думаю, что такой корреляции нет (хотя, конечно, может быть совпадение): разная физика за механизмом излучения. Второе предположение должно учитывать, что наши тела относительно холодны по закону Стефана-Больцмана (T в степени 4!). Другими словами: тепловое излучение, испускаемое нашими телами (~300К), ничтожно по сравнению с излучением, идущим от солнца (~5000К) на наши тела. Таким образом, даже если видимый черный цвет будет коррелировать с черным в дальнем инфракрасном диапазоне, незначительное улучшение в излучении тепла тела...
... будет намного перевешиваться огромным ухудшением поглощения солнечного света в видимом и, возможно, ближнем инфракрасном диапазоне (и, следовательно, нагревании наших тел). В тени ситуация может быть иной (опять же только при условии, что верно предположение 1), потому что там нашим телам приходится конкурировать не с солнцем, а только с окружающей средой. Но, честно говоря, самый отдаленный шанс выйти на солнце даже на короткое время заставил бы меня носить белую одежду в течение дня в таком климате.
@ Оливер, значит, что-то горячее не обязательно излучает ближнее инфракрасное излучение (БИК), верно? Если у меня есть объект (например, экран сотового телефона), который излучает много NIR, а также относительно горячий (60 C), это не причина и следствие, верно? Нагрев экрана телефона происходит не из-за того, что он начинает излучать БИК-излучение, а высокое излучение БИК-диапазона не является признаком того, что он горячий. Здесь говорится: «Ближнее инфракрасное излучение не связано с температурой фотографируемого объекта (с помощью ИК-камеры) — если только объект не очень-очень горячий».
@KAE: в качестве примера просто возьмите ИК-светодиод (например, они используются в пультах дистанционного управления телевизором). Он излучает много NIR (на площадь своей поверхности), но обычно это происходит при температуре окружающей среды (если вы не перегрузите его током).
@Oliver, очень полезный пример. Я полагаю, что змеи, которые видят NIR, просто воспринимают его как другой диапазон цветов, без участия теплового восприятия.
@KAE: очень вероятно. Если вы заинтересованы в том, чтобы увидеть NIR, вы можете купить (дешевую) веб-камеру, открыть ее корпус и удалить фильтр NIR (который там, потому что датчик камеры CMOS очень чувствителен к NIR, что может испортить видимое изображение RGB). Но не каждую камеру так легко модифицировать. Существуют учебные пособия для определенных моделей веб-камер. Конечно, вы не будете видеть, как гадюка (потому что это субъективно), но вы увидите то, что видит гадюка. Листья белые/бесцветные в ближнем инфракрасном диапазоне. Также многие черные ткани кажутся белыми в NIR. Глаза тоже выглядят странно бледными.
Какие цвета больше всего отражают инфракрасное излучение?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 71v