Почему тела кажутся белыми, серыми и черными? Объясните.

Короткий ответ: белое, серое и чёрное — это про «сколько света поверхность возвращает глазу» и «насколько равномерно по всем длинам волн она это делает».

Подробно:

1. Источник света и спектр
   Обычный «белый» свет — смесь многих длин волн. Если объект отражает (или рассеивает) их все примерно одинаково и в большом количестве, глаз получает мощный суммарный сигнал от всех трёх типов колбочек — мы видим белое. Если отражается всё равномерно, но света возвращается мало — сигнал слабый, и мы воспринимаем серое. Если почти весь свет поглощается — до колбочек почти ничего не доходит — получается чёрное.

2. Коэффициент отражения (альбедо)
   Удобно думать о числе R от 0 до 1:

• R ≈ 1 и без «цветовых перекосов» → белое (снег, магнезия, белая бумага).

• Средние R (0.1–0.6) и тоже без перекосов → серые тона (бетон, пепел, туман).

• R → 0 → чёрное (уголь, чёрный бархат).

Для матовых поверхностей освещённость E просто масштабируется в яркость L ≈ R·E. Поэтому «один и тот же» серый куб в тени выглядит темнее того же материала на солнце: меняется E. Наше зрение частично компенсирует это («светлотная константность»), но пределы компенсации есть.

3. «Равномерно по спектру» — почему это важно
   Если поверхность отражает все длины волн примерно одинаково, цветность не смещается — остаётся ахроматической (белая–серая–чёрная шкала). Если же материал выборочно «выдирает» из спектра одни длины волн и пропускает другие, появляется оттенок (красный, зелёный и т. д.). Белая краска как раз хороша тем, что почти не «капризна» к длине волны и даёт высокий, равномерный отклик; уголь, напротив, сильно поглощает почти весь видимый спектр.

4. Микроструктура поверхности

• Множественное рассеяние (снег, облака, пена) — масса микрогранул и границ преломления гоняет свет туда-сюда; значительная часть всё же выходит наружу, причём без сильной спектральной селекции → белое.

• Пористые/волокнистые чёрные материалы (бархат, сажа) «затягивают» лучи внутрь, увеличивая путь и шансы на поглощение → чёрное.

• Пыль, мел, бумага — диффузно рассеивают и выглядят белыми; полированная поверхность при том же R может давать блики, но если базовое поглощение велико, останется визуально чёрной с яркими бликами источников.

5. Почему серое — это «между»
   Серое возникает либо от частичного, но спектрально ровного отражения (материал «даёт» лишь долю падающего света), либо от смешения большого числа разноцветных микрочастиц/пигментов, которые в сумме усредняют спектр и снижают общую энергию (типичный вид бетона, камня, пепла). В колбочках получается близкий по силе сигнал всех трёх каналов, но слабее, чем у белого.

6. Роль освещения
   «Белое» при цветном источнике выглядит «белым того источника»: лампа с тёплым спектром сделает белую бумагу кремовой, а дневное небо — холодно-белой. «Чёрное» под очень ярким солнцем всё равно останется чёрным в тенях, но может дать заметные зеркальные блики, т. к. блик — это отражённое изображение источника, а не «собственный» цвет материала.

Итого:

• Белое — высокая, равномерная по спектру отражательная способность.

• Серое — та же равномерность, но меньшая доля отражённого света.

• Чёрное — почти полное поглощение (почти нет отражения).
  Все нюансы — от спектра источника, величины R и микроструктуры, определяющей, как легко свету выбраться наружу.