なぜ黒い色は赤外線を吸収するの？

質問

なぜ黒い色は太陽の光に当てるとすぐに暖かくなるのでしょう？赤外線をよく吸収するといわれればそれまでですが、黒だからといって赤外線を吸収するとは
限らないのではないでしょうか？
　黒く見える場合、可視光線を反射していないから黒く見えるのでしょうけど、赤外線も吸収すると判断するのは早合点ではないでしょうか？

人間の目は赤外線を感知できませんが、もし赤外線を感知できるようになったなら今まで黒と感知していた色はまた同じように黒にみえるとは限らないのではないでしょうか？　そして赤外線色に見えるようになった黒は赤外線を反射しているわけだから、黒といえども暑くならないと思うのですが、実際黒い色でも
暑くならない物は有るんでしょうか？

　よろしくお願いいたします。

回答No.2

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。
まず、「黒」とはどういう色かって事ですが、全ての色の光を反射しない色が黒なわけです。

これは実生活上では、色のついた光が主になりますが、物理学では、あらゆる波長の光を反射しないのが、理想的な「黒」なわけです。
実生活上ではこういう理想的な黒い物は存在しないので、実際にある物体は、赤外線や紫外線などが見えればかならず色が付く?わけです。

したがって理想的な黒なら赤外線でも紫外線でも黒です。

この場合、反射しない光はどこへいくかが問題になります。
素通りする場合と黒い物質によって吸収される場合の二つがあります。

吸収されると、そのエネルギーは熱になって、物体の温度を上げます。

実生活で黒い物体が熱を持ち易いのは、赤外線というよりも吸収してしまう光の範囲が多い事によります。
つまり色の付いた物体は、その色の光を反射してるので、その分、熱になるのが減るわけです。

通り抜ける分ですが、赤外線は波長が長いので、いろんな物体を通り抜け易いです。
赤外線写真で透けて見えたり、センサーなどに赤外線が多く使われているのは空中の埃などでできるだけ邪魔されないようにです。

したがって通り抜ける分に関しては、色よりも物体の構造や厚さの影響が大きくなります。

お礼

＞実生活で黒い物体が熱を持ち易いのは、赤外線というよりも吸収してしまう光の範囲が多い事によります。
＞つまり色の付いた物体は、その色の光を反射してるので、その分、熱になるのが減るわけです。

なるほど、別に赤外線でなくても吸収されれば
熱になるんですね。ならば、黒色のものが押しなべて
太陽光の元で発熱しやすい事はうなずけます。
有難うございました。

回答No.6

noname#11476

>黒だからといって赤外線を吸収するとは限らないのではないでしょうか？
その通りです。たとえば赤外線方式のリモコンではその発光部、受光部は人間の目で見ると「黒」に見えますが、実は近赤外線には透明です。（更に長波長の赤外になるとまた吸収があるので黒になりますが）

>赤外線も吸収すると判断するのは早合点ではないでしょうか？
そうです。必ずしもそうとはかぎりません。
ただ一般に人間の目で見て黒いものは大抵赤外に対しても黒いことが多いです。

というより実は赤外の光を透過する物質自体はそんなに多くはないのです。

黒ではありませんが、見た目は金属で金属光沢がありながら、赤外には透明で加熱されにくいという物質もあります。（半導体で使われるシリコンという材料がそうです）

上記はあくまで見た目の黒の話ですが、厳密な黒の定義はすぺての光を１００％吸収するものなので、本当に黒の物体であれば赤外線も当然吸収します。

>今まで黒と感知していた色はまた同じように黒にみえるとは限らないのではないでしょうか？
はい、そうです。

>実際黒い色でも暑くならない物は有るんでしょうか？
これはすべての波長で完全に透明でなければそのようにはなりません。
発熱は必ずしも赤外線だけではなく可視光でも吸収しています。

特に太陽光はかなり高温体からの光なので、可視光のエネルギーも非常に大きいのです。

つまり、光を吸収して熱に変るというのは、なにも赤外線だけではなく可視光でも同じことは起きるので、やはり見た目に黒い物質の方がよく温まるという経験則はそれなりに合理性があるのです。
（例外がないとはいいませんが）

では。

お礼

お返事有難うございます。
＞やはり見た目に黒い物質の方がよく温まるという経験則はそれなりに合理性があるのです。

他の皆様もご回答していただいているように
可視光線でも吸収してしまえば熱になるのですね。
つまり黒い色は良く温まる理由を理解できました。
有難うございます。

回答No.5

SCNK

自信はないのですが、可視光線も熱になるのではないでしょうか。

色が生じる原因は原子の価電子に光があたり、基底状態から励起状態となり、そのエネルギーに該当する光が吸収され、吸収されない成分が補色として反射されるから色が付くわけです。

黒はすべての波長を吸収するから、黒なのでしょう。

もし赤外線だけに対応するエネルギーバンドをもつ原子があれば赤外線を吸収して、それ以外の色の光は反射するわけですから、結局、可視光線はすべて反射され白になるでしょうね。

そんな物質があるかはわかりませんが、赤外線以外をすべて吸収するエネルギーバンドをもつ原子があったとすれば、赤外線だけを反射します。でも可視光線は吸収しますから黒になるでしょう。

でもそんなに電子軌道が自由に選べるわけでもありませんから、おそらくそのような物質はないと思います。

そもそも赤外線に対応するエネルギー格差というものを、電子軌道が作りえるのでしょうか。（エネルギーが小さすぎると違う軌道を作りえなくなる。電子線の整数倍のリングがなければ軌道が形成できないため。）むしろ原子そのものが振動するようにも思えます。

こうなるともはや色の発生原因とはメカニズムが違ってくるのでしょう。

お礼

お返事有難うございました。
色の生じる原因から説明していただき、
有難うございました。また機会があれば
教えていただければ幸いです。

回答No.4

IAC

No.3です。

補足します。

下記で示した遮熱塗料の色も黒です。

回答No.3

IAC

質問者さんが書かれていることは，全て正しいと思います。

人間の目から見て黒でも，赤外線を全反射するものがあっても良いし，全吸収するものがあっても良いと思います。理論的には。。
赤外線しか見えない目にとっては，前者は白，後者は黒となります。

因みに，下記のURLで示したWebページ中でN-1と言う黒い塗料と遮熱塗料との赤外部の日射反射率を比較しています。遮熱塗料は赤外部に関しては殆ど白に近いようです。

参考URL：

http://www.attsu-9.com/technology.php

お礼

お返事ありがとうございます。
紹介していただいたサイトを拝見いたしました。
赤外線を反射する塗料があるんですね。
勉強になりました。有難うございます。

回答No.1

ac-sakura

黒は完全に紫外線をカットすると誤解されている方が多いのには驚きます。黒い日傘は白に比べると紫外線はカットできるのです。しかし、これも比較の問題で白よりはましというものでけっして１００％カットではありません。黒色は紫外線だけというより可視光線から赤外線まで全て吸収するのです。ですから、黒い服を着ていると吸収した可視光線、赤外線が熱に変わって熱いのです。

黒の赤外線吸収率はやはり高いようです。
実際、早合点でそんなことを言っているのではなく、
ちゃんと科学的に証明されているはずです。

参考URL：

http://www.hellorain.com/0news/uv_higasa/uv_higasa.html

お礼

お返事有難うございます。
ご紹介していただいたサイト、勉強になりました。
有難うございます。