冯 禹，王 广，赵 敏，李佛生

(同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092)

对衣物潮湿后变暗现象的光学分析

冯 禹，王 广，赵 敏，李佛生

(同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092)

理论分析了衣服潮湿后变暗的物理机制，从Kubelka-Munk函数出发推导了湿润介质在不同条件下的反射率，并通过积分球测定了衣物的含水量与光反射率的关系. 实验结果表明：介质基底散射与吸收性质的变化是衣物潮湿后变暗的主要原因,衣物的潮湿程度和光反射率呈负相关.

反射率；散射率；吸收率;漫反射；积分球

生活中我们常常看到这种现象，衣物被打湿后颜色明显变暗. 潮湿衣物变暗的物理机制是什么？潮湿的程度与变暗之间又有怎样的关系？该问题一经第28届世界青年物理学家锦标赛提出即受到了众多物理学爱好者的关注[1]. 早在1988年Lekner[2]等人便利用多次反射的模型对潮湿变暗的现象进行了解释，但该模型无法说明潮湿程度与变暗之间的关系，同时缺乏相关的实验支撑. 本文利用积分球测定了反射率和潮湿程度的关系，并从Kubelka-Munk函数出发，理论推导了潮湿衣物光反射率和散射率等参量的定量关系，理论分析与实验结果吻合.

1 潮湿变暗现象理论分析

如图1所示，在显微镜下，可以看到干燥的衣物表面存在杂乱的纤维，浸湿时衣物纤维之间的缝隙被填满，水和介质充分混合.

(a)干燥 (b)湿润图1 衣物显微图像

当自然光入射介质时，介质的表面同时发生镜面反射与漫反射，如……