何故、白より黒の方が紫外線の透過率が下がるのですか？

よろしくお願いします。
まったくの素人なのですが、よく日傘などで
白より黒の色のもののほうが紫外線を通さず
良いという話を聞きます。

素人の質問で申し訳ありませんがなぜ色により
紫外線の透過率に違いがでるのでしょうか？
ご教授ください

No.5 ベストアンサー 回答者： joshua01 回答日時： 2006/08/10 21:05

こんにちは。

他の方の回答と重複する部分もありますが、次のような回答ではいかがでしょう。

ポイントは、「白って実は透明・・・」

　まず、ご存じかもしれませんが、「赤い傘」と「白い傘」の違いを理解してみましょう。
　色とは光の中で「波長」という要素が異なるものです。赤なら波長が「800」くらい、緑なら「500」くらいというように表現できます。（単位は難しくなるので省略）
　人間は波長が400（紫）くらいから800（赤）くらいの光が見えるので、この範囲の光をまんべんなく反射するものを「白い」と呼び、800くらいだけのものを反射すると「赤い」と呼びます。

　紫外線も実は光の仲間です。波長200くらいなので人間には見えませんが、「白い傘」はこの波長もまんべんなく反射すると仮定しましょう。
なお、すべての波長をまんべんなく吸収してしまうのが「黒」であり、すべての波長（色）の光を同じ率で中途半端に反射するのが「灰色」です。

　あれ？「白」がすべての波長の光を十分に反射するなら、白い傘でも黒い傘でも傘の下はいっしょ・・・。

　実は「白」を作るには２つの方法があります。
　ひとつは銀のようにもともと光を完全に反射するものを粉状にして広げる場合であり、この場合はそれぞれの粉がほぼ完全に光を反射するので、光はほとんど通過しません。
　もうひとつは、透明の物質を粉状にするもので、いわば、透明な氷を「かき氷」や「雪」にしている状態です。空気と氷との間で複雑な反射が起きて見かけ上「白」になります。

　実は前者の方法は、粒子の表面の特性から薄暗い白（灰色。場合により黒に近くなることも）になりやすいため、世の中の白い物質はほとんど後者の方法で作られます。（たとえば白い紙を顕微鏡で見ると透明な繊維の連なりが見えるでしょう）このため、通常「白い傘」は一定の率で光を透過してしまうのです。まあ、これは、白い傘の裏側から太陽を見れば結構明るいことでもわかるでしょう
　他方で、黒は、文字通り光を透過せずに吸収する状態を言います。このため、白い傘は黒に比べて紫外線を透過しやすいことになります。

が、実はこれだけで判断するのはちょっと悩ましいところ。次のような点も考慮する必要があるかもしれません。

○　見かけが白く、見える光が反射あるいは透過しているからといって紫外線も同じとは限りません。紫外線はばっちり遮断しているものもあれば、見える光より遙かに多く透過している場合もあります。商品のうたい文句をみる以外見分けはつかないのですが。
　同じことは黒でも言えますが、炭素系を中心にした黒い物質は広い波長の範囲で吸収力が均一で紫外線に対しても信用できることが多いようです。
○　通常は、白い傘でも光をかなり遮断でき、結構効果的。こうなると地面からの照り返しのほうが強く、そちらの防御もかなり重要です。ところが白の裏側は照り返しをまた人に向けて反射するため、これを嫌う人もいます。
○　他方で黒い傘は光を吸収して熱を持ちやすく、輻射熱でかえって白より暑く感じることも。

　ということで、物理的な意味でのおすすめは、「表が白で裏が黒」や「表は銀色」というタイプです。
現にそのような商品も見たことはありますが、実際にさして歩くのは勇気がいるかもしれませんね。

さてさていかがでしょうか
お役に立てれば幸いです。

No.4 回答者： naganumajyun 回答日時： 2006/08/09 23:46

お気を悪くされないで欲しいのですが、No.3の方が書かれていることは、物理的に間違っていることが含まれていますので、ご注意ください。

ちなみにガラスでは紫外線領域で共振しますので、紫外線をよく吸収し、速度ゼロとしてしまいます。
このため、赤よりも紫の方が屈折率が大きくなります。
サングラスが黒くても紫外線吸収の機能がないものがありました。基本的には、No.2の言われていることが正しいと思います。従って、黒で光量を少なくすれば瞳孔が開きますので、ＵＶカット機能がなければ、より多くの紫外線が眼球内に侵入し、白内障発症の確率が高まります。サングラスをかけるなら絶対にＵＶカット機能が必要です。

No.3 回答者： noname#19341 回答日時： 2006/08/09 21:51

紫外線を防止するということに関しては、

白が約63％の紫外線透過率、
黒では約10％と言われています。
（衣類の効果です。）

日傘を見れば分かりますが、
白い日傘は、明るい白で綺麗です。
黒い傘は、光りません。

これは、白い布が
可視光線透過率が高いからです。

もちろん、白い布は、反射率も高いですが、
通過率の差を計算すれば、
白が約63％黒が約10％
63－10＝53％

白い布に53％の反射率は期待出来ませんから、

紫外線対策には黒が良い。
こうなります。

＞なぜ色により
紫外線の透過率に違いがでるのでしょうか？

メガネで考えれば、

普通のメガネでも紫外線はある程度吸収します。
黄色のガラスは更に効果があります。
サングラスになると、殆ど紫外線は通過しなくなります。
理由は、濃度（色の濃さ）です。

これを、色水にして水槽で実験しても同じ結果になるでしょう。

布で言えば、無色であれば通過しやすい。
色が濃い場合、通過が困難になるのではないでしょうか？

質問の回答ですが、
黒は、光の３原色の全てを混ぜて作ります。
R、レッド、Gグリーン、Bブルーです。

（ボールペンのインクも、光に照らすと、赤や緑が見えますね。＾＿＾；）

それだけ多く色が混ざれば通過しづらくなるのではないでしょうか？

参考になれば幸いです。＾＿＾

No.2 回答者： nzw 回答日時： 2006/08/09 13:09

　白がよいか、黒がよいかは一概には言えないというのが物理的に正しい解答です。

　物の色というのは、可視光に対する特性で決まっています。ここでいう特性とは、可視域の各波長の光を、それぞれ、どれだけ反射、吸収、透過させるか、（場合によってはそれ自身が発光するか）ということです。白色というのは、可視域の光をほぼ均一に反射する状態、黒色というのはほぼすべて吸収する状態です。なお、ほぼすべて透過させるものは、無色透明となります。
　紫外線がどれだけ反射や吸収、透過されるかは色に影響を与えません。黒色でも紫外線を吸収しない物質もあれば、白色でも紫外線を反射しない物質もあります。ただ、意図的に可視光と紫外線の境界で、光学定数が急激に変化するように設計しない限り、可視光に近い紫外線に対する光学定数は、可視光のそれに近いことが多いので、黒色のものが紫外線を吸収することが多く、白色が反射することが多いのも事実ではあります。ただ、どれだけ可視光に近いかは、物質により様々です。

　可視域の光をよく透過させ無色透明だが、紫外線をほぼ吸収する物質も存在します。したがって、コンビニで売っているビニール傘のような見かけで紫外線だけをカットする日傘も作ろうと思えば作れます。

　なお、日傘の場合、それほど密な構造になっていないため、糸の隙間から吸収も反射もされず透過する光の割合も重要になります。レースのように、あまりにも疎な布の場合、糸自体の反射率や吸収率の重要度は下がります。

　No.1の回答者さんが指摘されているように、一旦地面等に照射された紫外線が反射され、日傘の内側で再度反射される経路を考えれば、内側は紫外線吸収体であるほうが合理的であるように思います。

No.1 回答者： furu-tu2003 回答日時： 2006/08/09 09:57

黒は紫外線を吸収、白は反射するためです。

紫外線は濃い色ほど吸収されるので透過する量が減ります

一方、白は吸収しにくいので透過率は高くなります。
しかも反射が多いので、「照り返し」も起こり
かえって紫外線の量が増えてしまいます。