Farbe kann von Pigmentpartikeln kommen, die in die durchscheinende Gummimatrix eingebettet sind und Licht absorbieren.Wenn Sie am Band ziehen, werden die Partikel durch einen längeren Abstand voneinander getrennt, bleiben jedoch unelastisch und bleiben gleich groß.Daher nimmt die Absorptionsmenge pro Flächeneinheit ab und das Band wird heller.

Simuliertes Gummiband mit in die Matrix eingebetteten Pigmentpartikeln.Wenn es erweitert wird, wird es durchscheinender

Gummibänder sind ebenfalls inkompressibel ( $ \ nu = 1/2 $ span>), sodass die Lautstärke durch Ziehen weitgehend unverändert bleibt.Dies hat den Effekt, den Querschnitt zu verringern und die Absorption weiter zu verringern

Gummibänder bestehen aus Polymeren (genauer gesagt Elastomeren). Ein gegebenes Polymer in der Bande kann entweder mit anderen Polymeren um es herum ausgerichtet sein oder es kann falsch ausgerichtet sein. Daher können Sie mit Regionen der Ordnung und Regionen der Störung in der Band enden. In einem ungedehnten Band haben Sie viel mehr Unordnung, aber wenn Sie das Gummiband dehnen, zwingen Sie die Polymere dazu, geordneter und ausgerichteter zu werden. $ ^ * $ span>. Es ist diese Ausrichtung, die die optischen Eigenschaften des Bandes verändert, wodurch es das Licht unterschiedlich streut und weißer erscheint.

In Bezug auf Anders Sandbergs Antwort ist der Gummi ungestresster transparenter, aber gedehnt ist der Gummi undurchsichtiger, wodurch weniger Pigmente sichtbar werden.

$ ^ * $ span> Dies erklärt auch, warum das Erhitzen eines Gummibands dazu führt, dass es schrumpft, da die Polymere durch die zusätzliche Energie weniger ausgerichtet werden, was dazu führt, dass die Band, um die Länge zu verringern.

Durch Dehnen von Gummi wird es glänzend

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Wir wissen, dass Luftballons nach dem Aufblasen stark reflektieren. Dieser Effekt gilt auch für Gummibänder. Gummi hat eine stark gewickelte Struktur, die das Licht zufällig streut und ihm ein weiches Aussehen verleiht.

Bildnachweis: Ballonwissenschaft

Beim Strecken wickeln sich die Spulen ab und reflektieren sich gleichmäßiger, was ihr ein glänzendes Aussehen verleiht. Diese Antwort und diese Antwort erläutern diesen Effekt gut.

Wenn Sie ein Gummiband dehnen, wird es reflektierender, was bedeutet, dass mehr Licht in Ihre Augen gelangt und eine hellere Farbe wahrnimmt.

Vorhandensein von Oberflächenverunreinigungen

Es ist möglicherweise nicht relevant, aber das Vorhandensein von Oberflächenverunreinigungen beeinflusst die Farbänderung. Im wirklichen Leben neigen Gummibänder dazu, im Laufe der Zeit Staub und andere Verunreinigungen zu sammeln. Bei alten Gummibändern (wie dem, das ich habe) ist eine vollständige Schicht dunkler Verunreinigungen auf der Oberfläche aufgetragen.

Hier sind einige Nahaufnahmen. Sie können sehen, dass die Oberflächenverunreinigungen im gestreckten Band stärker verteilt sind.

Durch Dehnen des Gummibands wird die Farbe von 'frischem' Gummi in freigelegt. Diese Antwort bietet eine gute Erklärung.

Hier möchte ich den Grund hervorheben, warum ich die Transparenzeffekte nicht berücksichtigt habe.

Transparenz bedeutet nicht immer "Leichtigkeit"

Ein gedehntes Gummiband ist in der Tat transparenter als ein ungedehntes. Aber macht das das Gummiband leichter ? Dies ist nur möglich, wenn Sie es vor einem helleren Hintergrund anzeigen.

Wie Sie sehen, ist das gedehnte Gummiband auch im dunklen Hintergrund noch heller als das ungedehnte.Dies zeigt, dass für mein Gummiband die Reflektivitätseffekte gegenüber den Transparenzeffekten überwiegen.Dies ist möglicherweise nicht immer der Fall und hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Dicke des Bandes, der Art des Kautschuks und der Pigmentdichte

Transparenzeffekte machen sich bei dünneren Objekten wie Gummiplatten deutlich bemerkbar.Interessanterweise kann dieser Effekt für intelligente Fenster genutzt werden, mit denen die durch sie hindurchtretende Lichtmenge genau gesteuert werden kann.

Credits: MIT

Im Allgemeinen streut der Gummi von Gummibändern leicht. Dies erklärt, warum Kautschuke undurchsichtig sind, aber dennoch viel Licht reflektieren, so wie Milch weiß aussieht.

In Gegenwart von Pigmenten kann das Aufhellen beim Ziehen erklärt werden, wenn das Material beim Strecken mehr Licht streut. Mehr Streuung bedeutet, dass Lichtstrahlen, die an der Oberfläche des Gummis reflektiert oder gestreut werden, eine geringere Strecke durch das Material zurücklegen müssen, bevor sie reflektiert werden. Daher haben sie weniger Chancen, ein Farbpigment zu treffen. (Die Pigmentdichte bleibt konstant, da Kautschuke ziemlich inkompressibel sind.)

Die verbleibende Frage lautet: Warum ist die Streuung beim Strecken größer?

Aus dieser Quelle:

Daraus wird geschlossen, dass:

(a) Optische Heterogenitäten sind in gestreckten Proben mit einer Größe in der Größenordnung von mehreren Mikrometern vorhanden (b) (b) Diese Heterogenitäten sind in den nicht gestreckten Proben nicht vorhanden und entwickeln sich mit Dehnung im gleichen (oder niedrigeren) Dehnungsbereich, in dem Kristallisation auftritt

[...]

(d) Die Heterogenitäten repräsentieren hauptsächlich Schwankungen in der Orientierung anisotroper Körper und keine Schwankungen in der Dichte. [...]

Aaron war auf dem richtigen Weg, indem er die Streuung erwähnte, aber es scheint, dass Heterogenitäten im Material relevanter sind als die Kristallisation, um das Aufhellen durch Lichtstreuung zu erklären.

Anders Sandberg erklärte den Haupteffekt (tatsächlich sind eine verringerte Pigmentkonzentration pro Fläche und eine dünne Bande der gleiche Effekt).

Es gibt zwei weitere Effekte, die selbst bei nicht durchscheinenden Kautschuken wirken und sie weißer machen:

1. Das Vorhandensein winziger Risse auf der Oberfläche.Wenn sie gedehnt werden, öffnen sie sich weiter.Man kann den gleichen Effekt auf der Makroskala in gealtertem Gummi sehen.Durch die Risse kann mehr Licht gestreut werden, anstatt tief in das Volumen des Materials einzudringen und absorbiert zu werden (der gleiche Effekt macht das Schneewittchen und das tiefe Wasser schwarz, blau oder was auch immer weniger weiß).

2. Das Vorhandensein winziger Hohlräume in der Masse des Kautschuks, die Füllstoff, Pigment, Luft oder nur eine Diskontinuität im Polymer enthalten.Wenn sie einem Unterdruck ausgesetzt werden, dehnen sich diese auch aus und streuen das Licht stärker als im nicht gedehnten Zustand.

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Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass Sonnenlicht entgegen der landläufigen Meinung weißes Licht ist (nicht gelb).

Jetzt fragen Sie sich, warum ein Gummiband beim Dehnen heller wird, und Ihre Frage kann sein, warum ein Gummiband beim Dehnen mehr Licht bricht / reflektiert, ohne die (Verteilung der) Energieniveaus der Photonen zu stark zu verändern. Genauer gesagt, warum enthält die Brechung / Reflexion alle Wellenlängen von Photonen (wodurch sie sich zu immer weißerem / hellerem Licht verbinden).

Die Antwort lautet nun Kristallgitterstruktur. Es gibt bestimmte Materialien mit dieser Art von Molekülstruktur, wie Glas, Kristalle und bestimmte Kunststoffe, und sie haben die Fähigkeit, Licht (auch sichtbares Licht) zu brechen und zu reflektieren, ohne die (Verteilung) der Energieniveaus gebrochener Photonen zu stark zu verändern und insbesondere in der Lage, alle Wellenlängenphotonen (auch sichtbar) zu brechen / zu reflektieren und sehr wenig zu absorbieren

http://www.schoolphysics.co.uk/age14-16/Matter/text/Rubber_band/index.html

Was nun mit Gummibändern passiert, wenn sie gedehnt werden, ist, dass sich die Molekülstruktur des Gummis ändern kann und sich in Richtung dieser Kristallgitterstrukturen bestimmter Materialien (Glas, Kristalle und bestimmte Kunststoffe) ändert und somit wird Es ist in der Lage, mehr Licht zu brechen / zu reflektieren, ohne die (Verteilung der) Energieniveaus der Photonen zu stark zu verändern. Insbesondere wird es in der Lage, alle Wellenlängenphotonen (auch sichtbar) zu brechen / zu reflektieren (wodurch es mehr wie das Licht in der Farbe erscheinen kann) die Umwelt).

Es ist ein sehr gutes Beispiel, wenn Sie versuchen, ein Gummiband in einem Raum mit dunkelblauem Licht zu spannen. Wenn Sie das Gummiband dehnen, beginnt es, mehr dunkelblaues Licht zu brechen / zu reflektieren, und tatsächlich konnten Sie sehen, dass das Gummiband dunkler (nicht heller) zu werden scheint.

Ein weiteres sehr gutes Beispiel ist der Ballon. Versuchen Sie, den Ballon mit Luft zu füllen, und sehen Sie, wie er heller zu werden scheint. Tun Sie dies jedoch in einem dunkelblau lichtdurchfluteten Raum, und der Ballon scheint dunkler zu werden als SieFüllen Sie es mit Luft.