Каверзный вопрос — какого цвета зеркало?

Если рассматривать зеркало как обычный предмет, возникает интересный вопрос: какого цвета зеркало?

Некоторые могут подумать, что зеркало бесцветно. Оно имеет тот цвет, который отражает. Другие думают, разве зеркало не просто серебряное? В повседневной жизни можно так сказать, но, если говорить серьезно, ни один из этих ответов не совсем верен. Чтобы выяснить, «какого цвета зеркало», мы должны сначала понять, что такое цвет и откуда он берется.

Свет против цвета

Мы видим вещи, потому что свет, который они излучают, попадает в наши глаза и преломляется и проецируется на сетчатку через структуру глазного яблока. Световые сигналы преобразуются в электрические сигналы фоторецепторными клетками, затем передаются в мозг через нерв и, наконец, обрабатываются и отображаются зрительным центром мозга. Различные цвета, которые мы видим, на самом деле соответствуют различным комбинациям видимого света различных длин волн.

Именно колбочки в сетчатке отвечают за распознавание различных длин волн света. У большинства людей есть три разных типа колбочек, которые чувствительны к синему свету (более короткая длина волны), зеленому свету (средняя длина волны) и красному свету (более длинная длина волны). Комбинация различных интенсивностей трех сигналов обрабатывается мозгом для создания множества цветов.

Однако вышеописанное — это то, как люди «видят» цвет, а не то, как они «понимают» цвет. Когда вы видите прекрасные горы и реки, вам не нужно думать о том, «сколько синего света, сколько зеленого света и сколько красного света», а скажете: «далекие горы серо-голубые, а река темно-зеленая».

Это выражение отражает наше понимание трех измерений цвета: оттенка, насыщенности и светлоты. Разница в оттенке, например, синий и зеленый, соответствует длине волны основного света; разница в насыщенности, например, синий и серо-синий, соответствует сложности света; разница в светлоте, например, светло-зеленый и темно-зеленый, соответствует амплитуде световых волн.

(Источник изображения: Sharkd / Wikimedia Commons)

Вы можете обнаружить, что в видимом спектре нет белого света. Белый — это не оттенок, но белый может быть цветом. После смешивания различных цветов с достаточной интенсивностью образуется цвет без выраженного оттенка, низкой насыщенности и высокой светлоты. В нашем мозгу это белый. Солнечный свет — это своего рода белый свет, который содержит все длины волн света в видимом спектре.

Когда объект облучается белым светом, он будет поглощать некоторые длины волн света и отражать некоторые длины волн света. Цвет этого отраженного света — это то, что мы обычно называем цветом объекта. Почему мы должны подчеркивать «в белом свете»?

Представьте экстремальный сценарий: есть синяя машина, которая может поглощать все длины волн света, кроме синего. Она припаркована под единственным уличным фонарем, который излучает красный свет. Свет от уличного фонаря будет полностью поглощен кузовом автомобиля, так что автомобиль будет выглядеть черным. Таким образом, цвет не является неотъемлемым свойством объекта. Но мы все равно говорим «там припаркована синяя машина», потому что то, что мы обычно говорим о цвете объекта, относится к белому свету.

Нереально говорить о цвете объекта в отрыве от условий освещения. Когда люди спрашивают об «исходном цвете» платья, они спрашивают, какого цвета было бы платье в белом свете. (Источник изображения: Википедия)

Вернемся к вопросу «какого цвета зеркало». Обычные зеркала из алюминия или посеребренного стекла отражают почти весь свет. Когда белый свет падает на зеркало, отраженный свет, естественно, белый. Поэтому можно сказать, что зеркала белые. Причина, по которой «зеркало имеет тот цвет, который оно отражает», не является хорошим ответом, заключается в том, что он игнорирует тот факт, что мы обычно обсуждаем цвет объектов в контексте белого света.

Однако ответ «белый» не идеален. Отраженный свет металла алюминия или серебра, используемого для изготовления зеркала, не имеет особого цветового отклонения. Но не забывайте, что этому слою металла предшествует слой стекла, а обычно используемое кремниевое стекло имеет самую слабую способность поглощать зеленый свет. Физическое исследование 2004 года показало, что максимальный спектр отражения зеркала находится в диапазоне от 495 до 570 нм, что эквивалентно зеленому. Другими словами, зеркало белое с небольшим зеленоватым оттенком.

Обычно этот зеленоватый оттенок трудно обнаружить, но когда мы помещаем два зеркала друг напротив друга и пропускаем свет между ними, этот зеленоватый оттенок станет очевидным. Это устройство называется «зеркальный туннель» или «бесконечное зеркало». В более глубокой части зеркального туннеля хорошо видно, что цвет темнее и зеленее.

Цвет металла

Я уверен, что есть люди, которые не могут принять ответ «зеркала белые (с зеленоватым оттенком)». (На самом деле, я тоже не могу его принять.) Вы можете подумать: зеркало выглядит совершенно иначе, чем белая стена или белый лист бумаги. Разве зеркала не серебряные?

Давайте посмотрим, что такое «серебро». Название «серебро» встречается в некоторых стандартных цветовых таблицах, таких как #c0c0c0   в веб-палитры цветов.

Это не совсем тот серебряный цвет, который вы ожидали? Он кажется просто серым? А как насчет этого:

Теперь он немного похож на серебро. Но я не менял цветовое значение, я просто добавил градиентный эффект. Как видите, то, что мы в жизни называем «серебро», — это не настоящий «цвет», а серовато-белое состояние с блестящей отделкой. То же самое относится и к металлическим цветам, таким как золото.

Разница в визуальном эффекте между «белым» зеркалом и белой бумагой или стеной обусловлена просто различными схемами отражения. «Серебряный» цвет зеркала — это не особый «цвет» в отличие от белого, а скорее относится к металлическому блеску зеркального отражения.

Видимый свет, как электромагнитная волна, вызывает колебания плазмы вблизи поверхности металла при попадании на него. Таким образом, плазма будет производить другую электромагнитную волну, противоположную падающей, — отраженный свет. В этом процессе происходит небольшая потеря энергии, и поэтому отраженный свет от металла может быть очень ярким.

Если частота падающего света относительно низка, например, видимый и инфракрасный свет, электроны могут двигаться с соответствующей скоростью, и падающий свет может отражаться от металла; но если частота падающего света слишком высока (например, ультрафиолетовый свет), электроны не могут соответствовать его скорости, и свет будет проникать через металл. Различные типы металлов обладают различной способностью отражать свет. Серебро, например, прозрачно для ультрафиолетового света с длиной волны менее 140 нм, но обладает хорошей отражательной способностью в видимом диапазоне и поэтому подходит для использования в качестве зеркала.

Цвет против блеска

На данный момент нет споров о том, что зеркала в основном белые, но есть еще одна «возмутительная теория», которую стоит упомянуть: идеальное зеркало черное. Почему возникает это утверждение?

Вы можете посмотреть и понаблюдать за окружающими вас предметами с глянцевой отделкой, такими как керамические кружки, полиэтиленовые пакеты или даже некоторые фрукты с глянцевой поверхностью. В примере с яблоком на картинке ниже ясно видно, что белое пятно — это эффект зеркального отражения источника света на поверхности яблока, а красная часть — диффузное отражение. Как было определено ранее, отраженный свет, когда объект освещается белым светом, является цветом объекта, поэтому, если бы вас попросили описать цвет яблока, вы бы сказали белый для зеркального отражения или красный для диффузного отражения?

Навощенные яблоки, на которых наблюдается четкое зеркальное отражение (Источник изображения: Pixabay)

Я считаю, что подавляющее большинство людей не думают, что яблоко белое просто потому, что оно отражает свет. Другими словами, «цвет» и «блеск» объекта необходимо обсуждать отдельно, классифицируя диффузные отражения как «цвет», а зеркальные отражения как «блеск». Зеркальные отражения классифицируются как «блеск». Хотя в жизни эти два понятия часто путают, в таких областях, как лакокрасочная промышленность, где требуется больший визуальный эффект, цвет и блеск часто необходимо описывать отдельно.

Блеск влияет на цвет, что хорошо известно. Когда количество падающего света составляет определенное значение, больше света используется для зеркального отражения и меньше для диффузного отражения. Вот почему для одного и того же материала гладкая поверхность обычно выглядит темнее, чем матовая.

Так какого цвета зеркала? Традиционный ответ — «белый (с зеленоватым оттенком)», ответ, который различает цвет и блеск — «темно-серый (с зеленоватым оттенком)», и в жизни, не будучи слишком буквальным, «серебристый», который сочетает в себе цвет и блеск, также является хорошим ответом.  

Цвет зеркала зависит от вашего определения того, что представляет собой цвет объекта, и нет необходимости искать единственный ответ. Вероятно, важнее получить лучшее понимание того, как люди наблюдают цвет, распознают его и описывают его, обсуждая несколько странную тему.

Из WeChat: Глобальная наука Юхон Чжэн

Ссылки ：

https://www.zmescience.com/science/physics/what-color-is-a-mirror-its-not-a-trick-question/

https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1615524

https://engineering.mit.edu/engage/ask-an-engineer/why-doesnt-a-plain-white-piece-of-paper-reflect-light-but-a-mirror-does/

https://en.wikipedia.org/wiki/HSL_and_HSV

https://www.quora.com/Why-are-metals-shiny

https://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=3903

https://www.zhihu.com/question/24362870

https://www.quora.com/What-is-the-colour-of-a-mirror

https://www.iiconservation.org/sites/default/files/news/attachments/7820-iic-itcc_2016_lecture_david_saunders_colour_and_gloss.pdf

https://www.wonderfulcolors.org/blog/how-gloss-effects-paint-color-perception/

https://sensing.konicaminolta.asia/understanding-the-effects-of-gloss-in-color-measurement/

https://www.qualitymag.com/articles/91148-color-vs-appearance