Красочный слой состоит из прозрачного связующего вещества (масла, клея, желатины), в толще которого нахо­дится само красочное вещество в виде чрезвычайно мел­ких крупинок. Красочный слой нанесен на грунт (бумагу, холст и т. д.) и наружной гладкой поверхностью граничит с воздухом. Такой слой представляет собой пример мут­ной среды, т. е. однородной среды, твердой, жидкой или газообразной, в которой взвешены многочисленные, очень малые посторонние частички.
Световой поток, падающий на границу мутной среды, частично отражается от нее, а частично проникает вглубь. Проникший в глубь среды световой поток разделяется на три части: поток, пропущенный без рассеяния (как если бы среда не была мутной), поток, рассеянный по различным направлениям, и поток, поглощенный либо самой средой, либо взвешенными в ней частичками.

 
Рис. 12. Схематический разрез слоя краски

 

На рис. 12 изображен схематически красочный слой в разрезе.
Допустим, что мы освещаем его ахроматическим (белым) светом. Попадая на наружную поверхность слоя, световой поток частично отразится от поверхности, а частично про­никнет внутрь слоя, изменив при этом свое направление (преломившись).
Отраженный свет будет бесцветным, а преломленный свет, проникнув внутрь красочного слоя, встретит на своем пути связующее вещество и крупинки краски. Так как по­казатель преломления краски отличается от показателя преломления связующего вещества, то внутри слоя, на границе краски и связующего вещества, свет, встретив крупинку краски, снова разделится на отраженный и пре­ломленный. Отраженный рассеянный свет будет еще бес­цветным, так как прошел только слой бесцветного связую­щего вещества, а преломленный свет пройдет через крупинку краски и при этом окрасится, так как краска обла­дает селективным поглощением. Свет по выходе из ча­стички краски снова разделится на отраженный и прелом­ленный. Отраженный свет возвратится обратно и будет теперь уже окрашенным, хотя и слабо, так как успел пройти только очень тонкий слой краски.
Преломленный свет пойдет в глубь слоя, где снова бу­дет подвергаться описанным уже процессам многократного преломления и отражения на частицах краски. Свет, отра­зившийся в глубине красочного слоя, будет возвращаться к поверхности через выше лежащие крупинки краски. Та­ким образом свет, исходящий из красочного слоя, будет ло мере углубления проходить все больший и больший путь в частицах краски и, следовательно, делаться все более и более насыщенным.
Если красочный слой толст или частицы краски малопрозрачны (так называемые кроющие краски), то весь свет в конце концов отразится или поглотится в толще краски и практически не дойдет до грунта, на который краска на несена. В тонких слоях или прозрачных красках (лессировочные краски) свет достигнет белого грунта, отразится от него и выйдет на  поверхность, пройдя сквозь  слой краски снизу вверх. Само собой разумеется, что этот свет, прошедший дважды через весь красочный слой, будет наи-
более насыщенным.

В результате этих процессов отражения и поглощения с поверхности красочного слоя будут выходить лучи, рассеян­ные на различных глубинах красочного слоя и обладающие вследствие этого различной насыщенностью. Эти лучи, Cуммируясь в результате оптического сложения, и опреде­ляют собой видимый цвет краски.
Такого рода оптические явления, протекающие в красочном слое, объясняют то сильное влияние, которое ока­зывает даже бесцветное связующее вещество на цвет краски. Связующая среда красочного стоя (масло, клей и т. п.) обладает меньшим показателем преломления, чем частицы краски, но большим, чем воздух. В силу этого при умень­шении показателя преломления среды происходит следущее.
Ослабляется зеркально отраженный от поверхности свет, т. е. уменьшается блеск красочного слоя.
Усиливаются отражения внутри слоя и, следовательно, уменьшается доля насыщенного света, прошедшего через крупинки краски и отраженного от грунта. Окраска сде­лается более белесоватой, менее насыщенной.
Все эти явления хорошо заметны при высыхании клее-вых красок. При этом вода связующей среды (клей, жела­тина) заменяется воздухом, в силу чего показатель преломления среды уменьшается. Блеск краски, которым она обладала в мокром состоянии, совершенно исчезает и на­сыщенность окраски теряется.
Эти же соображения полностью применимы и к обыч­ным черно-белым фотографическим отпечаткам на бумаге, где роль краски (кроющей) играет мелко раздробленное ме­таллическое серебро фотографического изображения.
Размеры крупинок красящего вещества, составляющего красочный слой, также имеют определенное влияние на окраску. Чем меньше размер крупинок, т. е. чем тоньше растерта краска, тем большее число частиц, отражающих свет, будет встречено лучом при его прохождении через слой. Поэтому внутри слоя будет рассеяно больше света, что понижает насышенность окраски.
Само собой разумеется, что эти соображения справед­ливы в тех пределах, в которых слишком грубый помол краски не влияет на однородность окраски.
Спектральный состав света, отраженного описанным выше образом от слоя краски, можно характеризовать с помощью спектральных кривых отражения, дающих зави­симость отражающей способности от длины волны.

Спектральные кривые отражения неко­торых типичных красок приведены на рис. 13 а, Ь, с, d, e. Как видно, эти кривые весьма похожи на кривые пропус­кания аналогично окрашенных стекол. Следует, однако, заметить, что красочные слои в той или иной степени отражают все лучи спектра, в то время как прозрачные окрашенные тела некоторые лучи поглощают практически полностью. В силу этого цвета красок, рассматриваемых в отраженном свете, будут всегда менее насыщены, чем слой аналогичной прозрачной краски, рассматриваемой в проходящем свете.
Причиной этого являются те оптические явления рассея­ния света в слое краски, о которых мы говорили выше.
С особым случаем селективного рассеяния света мы встречаемся при прохождении света через неоднородную среду, частички которой имеют размеры порядка длины волны видимого света (мутная среда). Различные лучи рас­сеиваются такими частичками в неодинаковой степени: синие и фиолетовые лучи рассеиваются сильнее, чем желтые и красные, так как отражение происходит только в том случае, если частица достаточно велика по сравнению с длиной волны света. В силу этого при известных размерах частиц свет более коротких волн (фиолетовый, синий) от­ражается, а более длинных (красный) проходит.

 

Рис. 13. Кривые спектрального отражения некоторых типичных красок

 

Синяя окраска неба обязана своим возникновением именно этому явлению. Частицы пыли, тумана (и сами мо­лекулы воздуха) рассеивают синие лучи больше, чем крас­ные, почему рассеянный солнечный свет имеет голубую окраску. В силу этих же причин при низком стоянии солнца его лучи имеют явно желто-красную окраску. При очень малых размерах частиц видимый свет вообще не рассеи­вается, и мы имеем как бы оптически однородную среду (растворы).