우리가 물체의 색을 본다는 것은 "물체가 반사하여 우리 눈으로 보내는 빛의 색"을 보는 것입니다.
검은색과 흰색의 반사율이 다른 이유는 물질을 구성하는 분자들이 특정 파장의 빛(에너지)을 만났을 때 반응하는 방식이 완전히 다르기 때문입니다.
1. 흰색이 빛을 반사하는 이유: 무반응과 산란
흰색 물체의 표면에 있는 분자들은 가시광선 영역(빨·주·노·초·파·남·보)의 모든 빛 에너지를 흡수하지 못하는 성질을 가지고 있습니다.
빛이 흡수되지 않고 그대로 튕겨 나가는데, 이때 표면에서 모든 색의 빛이 사방으로 흩어지며 반사(산란)됩니다.
모든 파장의 빛이 합쳐져서 우리 눈에 들어오면 뇌는 이를 흰색으로 인식하게 됩니다. 빛을 거의 다 반사하므로 에너지가 축적되지 않아 상대적으로 시원합니다.
2. 검은색이 빛을 흡수하는 이유: 에너지 흡수와 열 전환
반면 검은색 물체(탄소나 특정 염료 등)의 분자들은 가시광선 영역의 모든 빛 파장을 아주 잘 흡수하는 구조를 가지고 있습니다.
빛이 물체 표면에 부딪히면, 분자들이 그 빛 에너지를 먹어치우듯 흡수하여 내부에서 분자 운동(진동)을 일으킵니다.
빛이 우리 눈으로 돌아오지 못하고 물체에 갇히기 때문에 우리 눈에는 아무런 빛도 보이지 않는 상태, 즉 검은색으로 보이게 됩니다.
이때 흡수된 빛 에너지는 열에너지로 바뀌기 때문에, 검은색 옷을 입으면 흰색 옷보다 훨씬 따뜻하(거나 덥게) 느껴지는 것입니다.