上一期《新发现》的解惑栏目，读者的问题是：为什么土壤在变湿后，看起来会黑一点？下面是《新发现》给的答案：

我们知道，物体的颜色取决于它反射的光的性质。土壤看起来变得黑了，那一定是因为它反射的光变少了。因此我们可以推测，土壤在打湿以后，对光的吸收能力增强了。

干燥的土壤是由许多松散的细小颗粒构成的，颗粒之间有大把的间隙。当光照射下来，部分光被吸收，部分光被反射。那么，打湿了以后，土壤会发生什么变化呢？

水渗下去以后，土壤颗粒之间的间隙被填充，这时，光线在抵达土壤粒之前，经历的不再是空气，而是水。这些充满水的小间隙，会额外吸收掉一些光。

所以，土壤变湿以后，对光的吸收会增强。如果用透光性更强一点的液体来打湿土壤，它们会变得更为黯淡吧。

然后有读者去信，表达了不同意见：

我不是非常赞同。相信你身边肯定有糙面塑料办公桌，你可以在桌子上倒少许水试一下。倘若是因为水对光线的吸收和反射造成了物体颜色的变暗，那么有水覆盖的桌面应该更暗，但实际上此现象不存在。况且地面变湿时水是紧密吸附于土壤或水泥上的，并没有附水层，因此反射透射和内反射等现象不会发生。

仔细观察会发现水是有选择性的使物体变暗的。像地面和纤维制品等亲水性物质，干燥和浸水两种状态下反光性会有明显变化，而像塑料等非亲水性物质，则没有这种现象。

要揭示这种现象，还真得用到电磁学和量子力学的知识才行，研究反射折射透射的几何光学是无能为力的。

水是强极性物质，遇到纤维等亲水性物质会与其发生电磁作用，吸附在上面。它们结合成的这个系统可以与光线发生相互作用。打个比方，可以将纤维表面看成是天花板，而水分子是吸附于其上的像皮球，由于吸附本身就是电磁作用，当电磁波入射时，只要符合共振条件，橡皮球就开始振动。由于各种分子间的相互作用非常复杂，这种振动很容易转化为热运动，这样光能就被转化为热能，光也就被吸收了，因此看起来会更暗一点。油类物质等非亲水性物质也能使衣物变色，原因就比较复杂了，一是有的油本身就有颜色，二是油比较溶解一些有颜色的物质，三就是非极性的油也能和纤维发生电磁作用，因此也能吸收光线。

来自姬十三的 blog。

《新发现》的回答应该是有问题的。水在可见波段的吸收很小，因此充满水的小间隙，额外吸收掉的光也很小，不足以引起这么大改变。

相比，那位读者的意见就更为专业一点。他所说的物理过程确实有，解释得也足够形象。不过，“土壤变湿后看起来黑一点”这个问题，我感觉，确实挺复杂的，他所说的是否为主要原因也很难说。

我能想到的一个解释与多重散射（multiple scattering）有关。想像土壤由许多微小颗粒组成，干燥的时候，颗粒间是空气；湿润的时候，颗粒间是水。我们能看到土壤，因为它能“反射”一部分阳光（或者月光、灯光，当然）。我们说“反射”，但对于土壤来说，说“散射”才贴切，而且是多重散射（被多个颗粒散射）的结果。光照射土壤，一部分直接被表面的土壤颗粒散射出来，一部分进入内部，或被土壤吸收，或被土壤颗粒散射来散射去，最后逃逸出来。散射强度越大，光能够进入土壤的深度越小，呆的时间也越短。而光在土壤里面呆的时间越长，被吸收的几率也越大。

现在到了问题的关键，当颗粒间是水时，散射强度比空气时会来的小。因为水比空气折射率大，颗粒间是水时，土壤颗粒与周围介质的相对折射率差别小，散射强度也小。

这个如果不是学物理的可能不好理解。我们来想像一玻璃杯玻璃小珠，虽然每颗玻璃珠的材料都是透明的，但整体上看起来白花花的，这就是光在玻璃珠与空气界面被散射的结果。如果我们在杯子里添上水，就看起来透明多了。因为水和玻璃的折射率差别比空气和玻璃来得小。如果我们往杯子加上一种与玻璃折射率相同的油，这时你就看不到玻璃珠，透明了。

希望我表达清楚了。:-(

Google 了一下，看到这篇文章：Reflectance and albedo differences between wet and dry surfaces。它的摘要里对这个问题做了解释，比我说的流畅多了。

The primary reason that natural multiple scattering media such as sand and soils become darker when wet is that the change of the medium surrounding the particles from air to water decreases their relative refractive index, and hence the average degree of forwardness of scattering that is determined by the asymmetry parameter. Incident photons then have to be scattered more times, before reemerging from the medium, and tend to be absorbed.