После дождя серый тротуар, ткань или камень часто становятся заметно темнее, хотя сама вода прозрачна и никакого красителя в ней нет. Причина оптическая: вода меняет границу между воздухом и поверхностью, из-за чего меньше рассеянного света возвращается к глазам.
Сухая шероховатая поверхность хорошо рассеивает свет
Асфальт, бетон, ткань и многие другие материалы состоят из множества неровностей, пор и волокон. В сухом состоянии между ними находится воздух, а свет много раз отражается на границах между воздухом и материалом.
Часть этих отражений направляется обратно к наблюдателю. Поэтому поверхность выглядит светлее и более матовой.
Особенно хорошо это заметно на пористых и волокнистых материалах, где число таких микроскопических границ очень велико.
Вода убирает часть воздушных промежутков
Когда поверхность намокает, вода заполняет часть пор и промежутков между волокнами. Показатель преломления воды ближе к показателю преломления многих твёрдых материалов, чем показатель преломления воздуха.
Из-за этого на внутренних границах отражается меньше света, а больше лучей проникает глубже в материал. Там часть света поглощается.
В результате к глазам возвращается меньше рассеянного света, и поверхность кажется темнее, хотя её собственный цвет химически не изменился.
Тонкая плёнка воды ещё и возвращает свет обратно
У воды на поверхности есть ещё один эффект. Свет, уже отразившийся от материала, может попасть в водяную плёнку под таким углом, что частично отразится обратно внутрь.
После этого луч снова встречается с материалом и получает ещё один шанс быть поглощённым. Несколько таких взаимодействий дополнительно уменьшают количество света, который выходит наружу.
Поэтому мокрый бетон, камень или асфальт часто выглядят насыщеннее и темнее сухих.
Эффект работает не на всех материалах одинаково
Гладкий металл, стекло или пластик могут почти не темнеть после намокания. На них вода скорее создаёт блики и зеркальные отражения.
На ткани вода способна ещё и повысить прозрачность: она частично заменяет воздух между волокнами, поэтому свет легче проходит сквозь материал. Если за тканью находится более тёмный фон, мокрое пятно выглядит ещё темнее.
Так что прозрачная вода не «добавляет» поверхности тёмный цвет. Она просто перестраивает путь света так, что до наблюдателя возвращается меньше рассеянного излучения.