Proč jsou mokré předměty tmavší než suché?

„Tati, proč jsou mokré kameny tmavší než suché?“ Uměli byste odpovědět na otázku zvídavého dítěte? Pojďme se podívat na mokré kameny trochu detailněji. (délka čtení 4 min)

Co může za to, že se kámen namočí?

Zdá se nám to samozřejmé. Když prší, povrch předmětů se namočí. Existují ale také povrchy, pro které to neplatí Jako příklad se dá uvést třeba teflon.

Za rozdílnou ochotu „být smáčen“ může speciální vlastnost – adheze. Ta se definuje jako síla přilnavosti. Je dána mezimolekulárními přitažlivými chemickými a fyzikálními silami na plochách, ve kterých se dotýkají dva materiály.

Vlastnosti vody zůstávají stejné – za rozdílnou schopnost smáčení různých povrchů tedy může materiál, který má být smáčen. Síla adheze mezi vodou a daným materiálem (například kamenem) musí být větší, než vnitřní koheze v kapce vody. Koheze se dá vysvětlit jako síla, která působí uvnitř materiálu a snaží se ho udržet pohromadě.

Pokud koheze, která drží kapku vody pohromadě, převyšuje síly, které pojí vodu s povrchem materiálu – zůstává kapka v zaobleném stavu a povrch se nesmáčí.

Materiály, u kterých je tomu naopak, se mohou pokrýt slabou vrstvičkou vody, protože se kapky, které na něj dopadly, po povrchu rozlévají.

Lotosový efekt

 Za nízkou smáčivost povrchu může také jeho struktura. U speciální struktury povrchu dochází k oslabení adheze. Jev je známý jako lotusový efekt. Je pojmenován po rostlině, která se stala vzorem pro samočistící povrchy. Její povrch není hladký, ale je posetý bezpočtem miniaturních výrůstků.

Barva smáčeného povrchu

Většina materiálů, které nás běžně obklopují, se vodou smáčí velice dobře. Pozorujeme pak zajímavý jev: mokré povrchy jsou tmavší než povrchy suché.

Vlastnost povrchu registujeme díky světlu, které se od něj odráží a které vnímáme svýma očima. Od suchého povrchu se zjevně odráží větší množství světla než od mokrého.

Na vině je stejný efekt, který se využívá v optických vláknech. Světlo, které se do vlákna dostane pod určitým úhlem, už ve vláknu zůstane protože se odráží od vnitřního povrchu vlákna. Podobně se chová i světlo, které se pod určitým úhlem dostalo do vrstvy vody, pokrývající kámen.

Když dopadne světelný paprsek na suchý kámen, je část tohoto paprsku odražena, zatímco se malá část materiálem kamene pohltí.

Komplikovanější situace nastává u kamene, který je pokrytý vrstvičkou vody. Paprsky se mohou od povrchu vody odrazit, stejně jako se odrážejí od povrchu kamene. Ta část paprsků, která dopadne pod příslušným úhlem se ale může ve vrstvičce vody „ztratit“ (odráží se tak dlouho, až je vodou absorbována). Stejně tak může zůstat část paprsků ve vodní vrstvičce poté, co se odrazila od povrchu kamene nebo na své zpáteční cestě od předělu mezi vodou a vzduchem. Na obrázku jsou tyto „ztracené“ paprsky namalovány černou barvou.

Oslabení paprsku pak způsobuje, že se mám pak zdá mokré prádlo nebo mokrý kámen tmavší.