¿Por qué tantos tipos diferentes de objetos son blancos y, sin embargo, parecen grises cuando están mojados?

Si leí su pregunta correctamente, se centra en cuál es la causa de que los objetos sean opacos y blancos. Hay un hilo común a través de la sal, la espuma de cerveza y el polvo de talco: todos estos objetos tienen partículas transparentes incrustadas en ellos. Por ejemplo, si miramos la sal, en su “escala más pequeña” hay partículas transparentes llamadas granos. Si las partículas transparentes son pequeñas pero más grandes que las longitudes de onda involucradas, la luz que ingresa a cada grano transparente actuará como un centro de dispersión. Es decir, la luz se reflejará y refractará, y volverá a emerger con su frecuencia sin cambios. Por eso el objeto parece blanco pero no explica por qué es opaco.

Su opacidad proviene del hecho de que hay un cambio en el índice de refracción del aire y los granos transparentes de la sal. La cantidad de luz que se refleja viene dada por su reflectancia, que a su vez está determinada por las diferencias entre el índice de refracción ($n_1 =$aire y$n_2 =$sal). Cuando la luz tiene una incidencia normal, la reflectancia viene dada por

Cuanto mayor sea el cambio en los dos índices ($n_1−n_2$), más luz se refleja y el material parecerá más opaco. Para las frecuencias ópticas, el índice de refracción de la sal es 1,54 y su reflectancia en una superficie es R = 0,04. Sin embargo, se hace una pila de sal con sus numerosas piezas de cristales de sal que reflejarán la luz en numerosas superficies, aumentando el número de reflejos hacia el medio incidente.

Por tanto, la luz reflejada que llega al observador será blanca y opaca.

Ahora podemos aplicar esto al vapor de agua o espuma de cerveza, nieve (cristales de hielo), papel (fibras transparentes) o talco (cristal) o incluso vidrio molido, cada uno de los cuales está compuesto por partículas transparentes.

Entonces, la luz blanca se refleja en múltiples superficies con su frecuencia inalterada, aparecerán blancas y opacas. En cuanto a la pintura blanca, estoy adivinando aquí, pero espero que la pintura blanca esté compuesta de pequeñas partículas transparentes que flotan en un adhesivo transparente para que la pintura se adhiera a la pared cuando se pinte.

La pregunta de por qué el papel, la nieve o el polvo de talco aparecen blanquecinos o grises debe deberse a la disminución de la reflectancia del material, ya que se refleja menos luz. Esto tiene sentido porque un material que se humedece ahora rodea las partículas transparentes con un índice de refracción más alto; es decir, el medio incidente pasa del aire al agua. El punto clave es que es la diferencia ($n_1−n_2$) que determina cuánto disminuye la reflectancia (ver la ecuación anterior). Por ejemplo, supongo que la nieve tiene un índice de refracción del hielo,$n_2$(hielo)=1,30. Ya que$n_1$(agua) = 1,33, la reflectancia disminuye drásticamente para la nieve húmeda a R (nieve húmeda)$=1.3×10^{-4}$! Esta disminución dramática implica que pasa mucha más luz y no se refleja, por lo tanto, su apariencia gris. Entonces, si el agua rodea el papel o los polvos de talco, es la reducción de ($n_1−n_2$) que hace que los objetos aparezcan blanquecinos. Esta fue mi parte favorita de tu pregunta y la razón por la que la respondí. ¡Gran pregunta!

Cuando mojas las cosas blancas, se ven más oscuras porque mojarlas hace que se agrupen y haya menos superficie para reflejar la luz.