¿Qué colores reflejan la mayor parte de la radiación infrarroja?

Hace unos quince años leí en un libro (Physics by James Walker 3rd edition) que el color marrón oscuro refleja IR mejor que cualquier otro color y, en consecuencia, resiste el calor, ya que nuestros cuerpos reciben la mayor parte del calor como IR y, por lo tanto, usamos ropa marrón muy oscura (casi negra). ) ayuda a mantener el cuerpo fresco. Fue tan lejos como para mostrar una imagen de beduinos saharianos caminando entre dunas de arena y vestidos con ropa muy oscura en un día soleado como prueba de que sabían que era el color perfecto a través de las generaciones. Desde que pasé la mayor parte de mi vida en los lugares más calientes del planeta, desde que me enteré de que He estado usando ropa marrón oscura la mayor parte del tiempo a pesar del hecho de que todas las personas a mi alrededor usan ropa blanca y conducen autos blancos y desestiman las advertencias y consejos de los medios de comunicación del gobierno de usar ropa blanca y desestiman el hecho de que siempre me sentí incómodamente más abrigado con ropa marrón y el hecho de que desde la edad media las mujeres en el medio oriente usen colores oscuros debido a un famoso verso de un poeta que coqueteaba con su amante cuando la vio vestida de negro en Bagdad no podía confiar en mis sentidos y conocimiento general ni en los medios públicos más que un libro universitario de física que tomé de la biblioteca de la universidad. Hoy estaba pensando en usar cristales para dividir un arriendo verde, pero descubrí que el resultado estará en el rango IR y luego hice un pequeño experimento con un control remoto IR y la cámara del teléfono para ver qué color es apropiado para observar el IR reflejado.
La primera imagen es IR en una puerta lisa marrón y la segunda es en una pared blanca (debido al toque de queda no pude obtener tarjetas de colores del mismo material)

puerta marrón

pared blanca

Editar:
la puerta marrón tiene una capa superficial brillante que refleja la luz más que la pared, por lo que la primera imagen debería haber sido aún más oscura. El punto brillante superior en la primera imagen debe ignorarse porque también aparece con luz visible y es un resultado de la capa brillante. solo se debe considerar la región del atenuador inferior de forma similar a la de la imagen inferior.

No estoy seguro de la edición del libro, busqué en línea y la portada que recuerdo coincide con la portada de la 3ra edición en Amazon
Creo que podría ser una lógica falsa correlacionar las longitudes de onda visibles reflejadas (y mucho menos el color percibido que ni siquiera es un indicador preciso) con la reflexión IR. Por ejemplo, la respuesta a la pregunta obvia "¿qué tipo de color refleja la mayoría de las longitudes de onda azules?" es azul. ¿Nunca preguntarías "qué tipo de color que no sea azul refleja la mayor cantidad de longitudes de onda azules"? No tiene mucho sentido. El blanco podría reflejar más luz visible, por lo que al menos debería ser más frío desde las longitudes de onda visibles, pero si eso supera o no la contribución de calor de otras longitudes de onda es otra historia.
@DKNguyen ¿Quiere decir que el Dr. Walker está equivocado? ¿El reflejo IR está más correlacionado con el tipo de material que con el color, pero también observe que el negro o la oscuridad no es un color, en su libro, si no recuerdo mal, dijo que el marrón muy oscuro se ve casi negro o algo así?
No digo que no sea cierto, sino que la afirmación no sigue un razonamiento lógico, por lo que no puedo simplemente sentarme y pensar "sí, eso tiene sentido". Así que no confiaría en la afirmación sin más evidencia (empírica). Por ejemplo, las bolsas de plástico son transparentes a los rayos infrarrojos, independientemente del color que sean. El mismo material base que es transparente a los IR pero con un material de pigmento diferente para el color, pero estos también son transparentes a los IR.
@DKNguyen Bueno, después de pensarlo junto con su primer comentario y la respuesta de Oliver, el marrón que refleja más IR que otros colores puede razonarse lógicamente por el hecho de que el marrón tiene un componente rojo y que la frecuencia IR está al lado del rojo visible y comparte algunos de sus caracteristicas Pero entonces surge una pregunta: ¿Por qué marrón y no solo rojo?
Sin embargo, el rojo todavía no es NIR. Justo NIR adyacente. Y esa diferencia puede ser notable.
@DKNguyen Algunas propiedades de las ondas electromagnéticas no aparecen o se desvanecen gradualmente, sino que aparecen en ventanas separadas por regiones que no comparten estas características con sus vecinos derecho e izquierdo. Esto es especialmente cierto para el flujo de IR en materiales y es por eso que la fibra óptica tiene ventanas de 850nm, 1310nm y 1550nm.
@DKNguyen Esto a veces se debe a la magia pura de la mecánica cuántica y, a veces, simplemente al aumento de la energía. Por ejemplo, las señales wifi pueden penetrar las paredes escabulléndose entre los átomos como ladrones, mientras que los rayos X también pueden beneficiar a las paredes, pero como un equipo SWAT, mientras que la luz visible que está en el medio no puede beneficiar a las paredes. Por lo tanto, esa diferencia de la que está hablando puede despreciarse.
Estás perdiendo el punto. Mi punto es que si está interesado en cuánto infrarrojo refleja un material, simplemente use cuánto infrarrojo refleja ese material en lugar de alguna otra longitud de onda solo porque puede detectar esa longitud de onda con sus ojos. No intentas determinar cuánto azul refleja algo mirando cuánto verde refleja. Una longitud de onda de infrarrojos tiene su propio color, solo uno que no puedes ver. Y en sus ejemplos específicos de ventanas, está ignorando cómo la mayoría de los materiales absorben repentinamente los rayos UV pero no el azul, o cómo los plásticos de repente son transparentes a NIR pero no rojos.
@DKNguyen Estoy interesado en lo contrario: qué color refleja más IR. Dijo que este es un color de dominio IR que es difícil de determinar y no debe correlacionarse con los colores visibles. El Dr. James Walker afirmó que este color IR parece marrón muy oscuro para el ojo humano. ¿Estamos en la misma página?
Acabo de encontrar esto en línea: (De la luz que llega a la superficie de la Tierra, la radiación infrarroja constituye el 49,4 %, mientras que la luz visible proporciona el 42,3 %. El resto es UV. Esta radiación tiene una longitud de onda de >700 nm y proporciona el 49,4 % de la energía solar. ) La frecuencia de los controles remotos IR parece estar dentro del rango que contribuye a calentar los cuerpos de las personas bajo el sol.
Aparentemente oscuro para el ojo humano no significa mucho. Es solo porque tus ojos no pueden verlo. El material podría estar absorbiendo o reflejando esas longitudes de onda invisibles y, en cualquier caso, parecería oscuro a la vista. El IR visible y cercano son las emisiones dominantes del sol. Entonces, si algo está oscuro, realmente no sabes qué podría estar reflejando o absorbiendo fuera de lo visible. Pero si es blanco, sabes con seguridad que está reflejando las longitudes de onda visibles (y de nuevo no sabes qué está haciendo fuera del visible).

Respuestas (1)

IR es un rango de longitud de onda extremadamente amplio (desde el infrarrojo cercano, 800 nm hasta el infrarrojo lejano hasta 1000000 nm). Lo que enfrenta cuando experimenta con un control remoto de TV y la cámara de un teléfono es cerca del infrarrojo (800-1000 nm). Las propiedades del material en ese rango siguen siendo bastante comparables con el rango óptico (aunque no vemos "colores infrarrojos"). Sin embargo, con una cámara con filtro de infrarrojo cercano, se sorprenderá al ver que muchos objetos de color aparecen blancos. Esto es especialmente llamativo para muchos objetos de color negro. La razón probablemente sea simplemente que los objetos diseñados no están "optimizados" para el rango NIR porque nadie vería esos "colores" de todos modos y no pagaría por ello.

Sin embargo, esto no tiene nada que ver con la radiación de calor del infrarrojo lejano (o más bien es solo una pequeña parte de ella) que comienza en aproximadamente 3000 nm hasta 50000 nm. Los espectros de absorción en ese rango no tienen ninguna relación con el infrarrojo cercano. El último todavía está dominado por las transiciones electrónicas (similares a los colores que vemos) dentro de las moléculas, mientras que el primero está dominado por las vibraciones (o fonones, mecánicamente cuánticamente) entre las moléculas.

Esa es la razón por la que no se puede decir nada sobre el comportamiento de la radiación térmica (especialmente la reflectividad o "color FIR") de la ropa al referirse a sus diversos colores visibles. Es una física totalmente diferente, por así decirlo. La única excepción notable son los metales: se reflejan bien en el rango óptico y NIR, al igual que en el rango FIR. Esta es la razón por la que es muy difícil determinar la temperatura de los objetos metálicos con una cámara térmica (es posible que solo vea los reflejos de los objetos cercanos, por ejemplo, usted mismo, y por lo tanto, sus temperaturas en lugar de la temperatura real de la parte metálica).

Sin embargo, lo que sí tiene un efecto térmico indirecto es la absorción de luz visible y NIR y la posterior conversión en radiación de calor (longitud de onda mucho mayor) debido a la temperatura del objeto que se eleva. La ropa negra absorbe la luz del sol de manera muy efectiva y eleva mucho la temperatura mientras estás al sol, a diferencia de la ropa blanca, que refleja la mayor parte de la luz solar y, por lo tanto, permite que menos se convierta en calor.

Diría que lo que ha leído en su libro es un mito científico muy popular, creado para explicar el hecho confuso de que las personas en el Medio Oriente o África usan ropa negra, donde esto es probablemente solo un manierismo cultural accidental, más bien que una especie de "ciencia intuitiva de sabios antiguos chamanes sufíes de barba gris".

La gente que usaba ropa oscura entonces no era algo cultural accidental. El calor no solo nos llega del sol. También sale de nuestros cuerpos calientes. Cuando todo ese calor corporal golpea la ropa blanca que podríamos estar usando, también se refleja en nuestros cuerpos. Entonces, cuando vestimos de blanco, en realidad estamos calentando nuestros cuerpos. Esto significa que el mejor color para refrescarse es el negro. El negro absorbe todas las longitudes de onda provenientes del sol, pero el negro también absorbe la energía que sale de nuestros cuerpos, en lugar de reflejarla de regreso a nuestros cuerpos.
+1. Por cierto, yo también soy del Sahara africano y nuestra gente viste principalmente ropa blanca, incluso los disfraces de funeral y luto han sido estrictamente blancos durante miles de años.
@josephh Ese libro es realmente bueno, especialmente para los recién llegados. Recuerdo que lo elegí al azar en función de su portada cuando las referencias principales no estaban disponibles y obtuve la máxima puntuación en física en mi primer año dependiendo solo de eso después de fallar miserablemente en mi primera prueba. Pero evita completamente el cálculo y usa solo álgebra.
Pero, ¿no es fácil averiguar por experimentación por ejemplo termómetros en cajas de combinación de varios materiales de diferentes colores? Los colores de algunos materiales se pueden cambiar sin cambiar radicalmente las propiedades de la capa de corte, como los óxidos del mismo material, por ejemplo, una caja de acero puede tener tres colores lijándola, dejándola oxidar y aplicando un convertidor de óxido, así, plata, marrón y negro.
Tenga en cuenta que no solo le importa el color visible sino también el color invisible. la ropa blanca IR-negra visible puede terminar siendo mejor que la ropa negra IR blanca visible, o puede que no
@josephh: esto es básicamente cierto, y probablemente sea la razón detrás de la recomendación de usar ropa negra en climas cálidos. Pero esto supone que 1) la ropa visiblemente negra se correlaciona con ser también altamente absorbente en el infrarrojo lejano (mientras que la ropa blanca es lo contrario), lo que las hace también eficientes en la emisión de calor corporal al medio ambiente en lugar de reflejar el calor corporal hacia nosotros; 2) el efecto positivo de irradiar calor corporal al medio ambiente supera el efecto negativo de absorber la luz solar en el visible y el infrarrojo. Dudo seriamente de ambos puntos...
... También he hablado sobre la suposición 1) en mi respuesta y por qué creo que no existe tal correlación (aunque, por supuesto, podría haber una coincidencia): física diferente detrás del mecanismo de radiación. La suposición dos tiene que considerar que nuestros cuerpos son relativamente fríos con respecto a la ley de Stefan-Boltzmann (¡T elevado a 4!). En otras palabras: la radiación de calor emitida por nuestros cuerpos (~300K) es insignificante en comparación con la radiación que proviene del sol (~5000K) sobre nuestros cuerpos. Entonces, incluso si el negro visible se correlacionara con el negro FIR, la mejora mínima en la radiación del calor corporal...
... sería superado con creces por el gran deterioro en la absorción de la luz solar en el visible y posiblemente en el infrarrojo cercano (y, en consecuencia, el calentamiento de nuestros cuerpos). La situación puede ser diferente en las sombras (nuevamente solo bajo la suposición 1 siendo cierta), porque allí, nuestros cuerpos no tienen que competir con el sol, sino solo con el entorno. Pero sinceramente, la más remota posibilidad de necesitar salir al sol aunque sea por poco tiempo, me llevaría a llevar ropa blanca durante todo el día en esos climas.
@Oliver, entonces algo caliente no necesariamente emite radiación infrarroja cercana (NIR), ¿verdad? Si tengo un objeto (como la pantalla de un teléfono celular) que emite mucho NIR y también está relativamente caliente (60 C), eso no es causa y efecto, ¿verdad? Comenzar a emitir NIR no es lo que calentó la pantalla del teléfono, ni una alta emisión de NIR es una señal de que está caliente. Aquí dice "La radiación infrarroja cercana no está relacionada con la temperatura del objeto fotografiado (con una cámara IR), a menos que el objeto esté muy, muy caliente".
@KAE: solo tome un LED IR (como se usan en los controles remotos de TV) como ejemplo. Emite mucho NIR (por su área de superficie), pero generalmente está a temperatura ambiente (a menos que lo sobrecargue con corriente).
@Oliver, ejemplo muy útil. Supongo que las víboras que ven NIR simplemente lo experimentan como otra gama de colores, sin detección de calor involucrada.
@KAE: muy probable. Si está interesado en ver NIR, puede comprar una cámara web (barata), abrir su carcasa y quitar el filtro NIR (que está ahí porque el sensor de la cámara CMOS es muy sensible a NIR, lo que estropearía la imagen RGB visible). Pero no todas las cámaras se modifican fácilmente de esa manera. Hay tutoriales para ciertos modelos de cámaras web. Por supuesto, no verías como una víbora (porque eso es subjetivo), pero verás lo que ve la víbora. Las hojas son blancas/incoloras en el rango NIR. También muchas telas negras aparecen blancas en NIR. Los ojos también se ven extrañamente pálidos.
¿Qué colores reflejan la mayor parte de la radiación infrarroja?
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