天为什么是蓝的 水为什么是绿的?

天为什么是蓝的 水为什么是绿的?
天为什么是蓝的 水为什么是绿的?

天为什么是蓝的 水为什么是绿的?
水在不深的情况下,各种颜色的光都能透过,所以水是无色透明的.而浪花主要是由泡沫和一些小水珠组成,泡沫的表面是水膜,小水珠就像一些小棱镜;当光线照在泡沫和水珠上时,会在它们的表面发生反射和折射.折射到泡沫和水珠内的光线,射出时又会碰到周围的泡沫和水珠的表面,又将发生反射和折射……最终光线经过多次折射和反射后,从各个不同的方向反射出来,所以在日光下浪花呈白色.雪片的冰的结晶体结构复杂,有许多反射面,能使光线充分地反射和折射,结果雪花就呈现洁白的颜色.浪花和雪为什麽是白色的
　　坐在海边,看著蓝绿色的海水,卷起许多浪花；也许是在山间,看晶莹流水,随著地势高低,而溅起许多水珠,相当壮观.可是看著看著,就会奇怪起来,为什麽碧蓝的海水及晶莹的流泉,它们溅起的浪花和飞溅著的水珠,会是这幺洁白.普通的玻璃杯全是无色透明的,打碎后的一片片碎片,仍然那样,然而当我们把它扫在一起时,它就变成白晶晶的一堆了.并且玻璃打得越碎,堆起来颜色就会越白,假如碎成了玻璃末,那简直就像一堆雪花.这是什麽原因呢?因为玻璃可以透过光线,也可以反射光线,碎裂以后,由于形成了各种各样不规则的角度,然后层层堆叠,遇上光线以后,就会发生多次折射,光线在经过了各种各样的曲折以后,开始从不相同的方向,漫射出来,我们的眼睛碰到了这种光线以后,就会觉得眼前一片白色.浪花及水珠,仿佛打碎了的玻璃末,它也把光线作了如此变换.但是雪花的白色,又是如何来的呢?它与碎玻璃更为相似了.由于构成雪花的是冰晶,冰晶又有著十分复杂的结构,好象金刚钻,可以把光线作更加充分反射、全反射以及折射,结果就形成了一片纯白.
　　自然界中经常会发生各种各样色彩缤纷、绚丽多姿的光现象.如晴朗的天空是蔚蓝色的,旭日是红色的,朝霞和晚霞是彩色的等.这些光现象是怎样发生的呢?
　　海水为什么是蓝色的?
　　人眼看到的海水的颜色,是海水对太阳反射光的颜色.白光射向海水时,由于海水对白光的选择吸收和散射,使海水呈现蓝色.光通过介质时,光的部分能量被介质吸收而转变成介质的内能,使得光的强度随着光穿过的厚度而衰减的现象称为光的吸收.若某种介质在一定波长范围内,对光的吸收程度很小,并且随波长变化不大,这种吸收称为一般吸收；若某种介质对某些波长的光的吸收特别强烈,且随波长变化也很大,这种吸收称为选择吸收.太阳光射到海水上时,由于海水对红、黄色光进行选择吸收,而对蓝、紫色光强烈散射、反射,因而海水看起来呈蓝色.绝大部分物体呈现颜色,都是其表面或体内对可见光进行选择吸收的结果.
　　天空为什么是蓝色的?
　　晴朗的天空是蔚蓝色的,这并不是因为大气本身是蓝色的,也不是大气中含有蓝色的物质,而是由于大气分子和悬浮在大气中的微小粒子对太阳光散射的结果.由于介质的不均匀性.使得光偏离原来传播方向而向侧方散射开来的现象,称为介质对光的散射.细微质点的散射遵循瑞利定律：散射光强度与波长的四次方成反比.当太阳光通过大气时,波长较短的紫、蓝、青色光最容易被散射,而波长较长的红、橙、黄色光散射得较弱,由于这种综合效应,天空呈现出蔚蓝色.旭日为什么是红色的?早晨,阳光通过厚厚的大气层,这时紫光和蓝光被强烈散射,到达地平线时,已剩下无几,余下的只是波长较长的黄、橙、红光.所以,旭日是红色的.这些色光再经地平线上空的大气分子、尘埃、水滴等杂质散射,就使得那里天空呈现出绚丽的彩色,如果有云,它会把光线反射回来,云块上就会染上彩色,出现朝霞和晚霞.
　　天为什么是蓝的?
　　首先你得明白一个道理：我们周围的事物之所以显现出颜色来,仅仅是因为阳光照射着它们.虽然阳光看上去是白色的,但是所有的颜色：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,在阳光里都存在.
　　天空里有这么多颜色,为什么我平时看到的只有蓝色呢?你可能会问.
　　如果你把光线设想为波浪,你就会猜破这个谜了.光其实是像一个波浪那样在运动的.我们来设想一下一滴雨落在一个水洼里的情景.当这滴雨落到水面上时,就会产生小波浪,波浪一起一伏地变成更大的圈,向着四面八方扩展开去.如果这些波浪碰上一块小石子或一个别的什么障碍物,它们就会反弹回来,改变了波浪的方向.
　　而阳光从天空照射下来,一样会连续不断地碰到某些障碍.因为光所必须穿透的空气并不是空的,它由很多很多微小的微粒组成.其中百分之九十九不是氮气便是氧气,其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒,来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰.虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的一百万分之一,但是它们也照样能阻挡阳光的去路.光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回,自然也就改变了自己的方向.
　　可是那么多颜色的光改变了方向,为什么只有蓝色被看到呢?你可能还是不明白.
　　我们还得回到刚才说的那个水洼里.
　　水洼里,小的波浪遇到小石子的话,水面便被搞得混乱不堪；但如果是一个“巨浪”,像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”,它就有可能干脆从石头上溢过去,并畅通无阻地到达水洼的对面边缘.那么,就像有大波浪和小波浪一样,各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”,也就是波长：不过它们可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它们的大小的,因为它们小得难以想像,只是一根头发的一百分之一!得用很灵敏的测量仪表才可以精确地测定出来.
　　根据科学家的测定,蓝色光和紫色光的波长比较短,相当于“小波浪”；橙色光和红色光的波长比较长,相当于“大波浪”.当遇到空气中的障碍物的时候,蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍,便被“散射”得到处都是,布满整个天空—天空,就是这样被“散射”成了蓝色.
　　发现这种“散射”现象的科学家叫瑞利,他是在130年前发现的,他也是诺贝尔奖获得者.
　　用“散射”现象,你就可以解释下面这些天象了：
　　比如在你头顶的天空是蓝色的,可是在地平线—天地相接的地方,天空看上去却几乎是白色的.为什么?就是因为阳光从地平线到你这个地方比起它直接从空中落下来,需要在空气中走的路程要远得多—而在一路上它所擦过的微粒子也自然就要多得多.这些大量的微粒子就这样多次散射出光,所以它显得白中透着淡蓝.建议你做一个小实验来验证一下：拿一杯水,把它放在一个黑暗的背景里,放进一滴牛奶,再拿一只手电筒照射杯子的一端,并靠近它,手电筒的光在水中即会显现出淡蓝色.如果你往水里放进的牛奶越多,水就越白,因为光一再地受到这些众多的牛奶微粒的散射,结果就是白色的.道理跟在地平线上空是白色的一样.
　　太阳落山时的傍晚,天空不显现蓝色而显现红色,正在下落的太阳也变成暗红色,也是一样的道理.由于傍晚的光在照射到你这个地方的路上所遇到的众多的微粒,使得阳光中的紫色的和蓝色的部分往四面八方散射开去,仅留下一点点使你的肉眼看得见的橙红色光线—因为它们的波长长、“波浪大”,翻过了路上的障碍.
　　不过,细心的你会发现,天穹在落日后也还会在一段时间内呈现深蓝色.这也曾经是科学家们关心的一件怪事,不过几个物理学家已经在50年前揭开了这个谜：导致黄昏时天空的蓝色,是一种特别的物质.这种特别的物质在离地球表面20至30公里的高空处聚集成厚厚的一个层面,叫臭氧层.这种气体对正在下落的太阳光起到像颜色过滤器那样的作用：它截获太阳光中的黄色和橙色的部分,却几乎无阻拦地让蓝色的部分通过.当最后的少许光消失时,所有的颜色才消失在黑暗的夜色中.
　　臭氧不仅导致黄昏的蓝色天空,还吞下一种你无法看见的特殊的光线：紫外线的光,或称紫外线.你一定曾经听说过,紫外线对所有的生物（当然也包括对你）有多么危险.如果它在你的裸露的皮肤上照射得太长久,你就会得晒斑.臭氧层到处都有足够的厚度能截获尽可能多的紫外线：这对于我们这个星球上的全体生命来说,是极其重要的.
　　可惜,在今天,这个生命攸关的保护层在许多地方都已经变薄了,在南极上空甚至已经形成了一个大的空洞.而破坏臭氧的凶手就是“氟里昂”—一种人们用来喷洒护发摩丝或用在冰箱和空调上制冷的物质.这是一种对臭氧层特别有害的物质,所以许多国家已经不再使用这种“臭氧杀手”了.
　　今天我们学到了为什么我们眼中的天空是蓝色的.其实从地球以外望过来也是一样：覆盖我们地球三分之二面积的海水也散发着蓝光,陆地上虽然有土地的褐色或森林的绿色,然而上空却总是蓝色的—从宇宙中看来,整个地球都被裹着一块轻柔的蓝色面纱.从大气层外看见过地球的天文学家报道过这一情况.
　　所以地球被称做“蓝色星球”是完全正确的.它那独特的蓝色,就是生命的颜色.
　　天空为什么是蓝色的?实际上这也是由于大气对太阳光的散射所造成的.
　　晴天,太阳光进入大气后,空气分子和微尘将太阳光向四周散射.分子和微尘比入射光的波长小的散射现象称为瑞利散射.光波波长愈短,瑞利散射强度愈大.太阳光谱中以红光波长最长,向紫光方向波长逐渐缩短,在短波波段中蓝光能量最大,散射出来的光波也最多,因此我们看到的天空呈现蔚蓝色.
　　不过,这只是在低空,再向上可就不同了.愈向上空气愈稀薄,散射的光愈少,天空的颜色便逐渐改变：在8千米高空,变成青色；11千米处,呈现暗青色；13千米上下,成为暗紫色；及至21千米高度,转为黑紫色；再向上,便是一片漆黑的天空了.（2002-2-8）
　　非有外界干扰,光都是以直线传播的.当光在空气中传播时,不可避免要遇到空气中的气体分子和其他微粒.这些微粒对光有吸收、反射和散射等物理作用,正是这些物理作用使得晴日里天空成为蔚蓝色.
　　正确解释天空为什么是蓝色始于1859年.科学家泰多尔首先发现蓝光要比红光散射强得多,这就是“泰多尔效应”.几年之后,科学家瑞利更详细地研究了这种现象,他发现散射强度与波长的4次方成反比.后来,更多科学家称这种现象为“瑞利散射”.瑞利散射很容易通过下面一个小实验来验证(如图2所示)：用一个盛满水的水杯,然后往水杯中滴入几滴牛奶,用手电筒做光源,从水杯的一侧照射,从水杯的另一侧看到的是红光,而从垂直于光线的方向看到的却是蓝色(在黑暗处效果更明显).
　　当时,泰多尔和瑞利都认为天空的蓝色是由于空气中有小的粉尘微粒和小水滴所致,这些小的粉尘微粒和小水滴就类似于水中的牛奶悬浮颗粒.即便今天,也有许多人这样认为.事实上并非如此,如果天空完全是由于小的粉尘微粒和小水滴引起的,那么天空的颜色将随着湿度而变,事实上天空的颜色随着湿度的变化非常小,除非下雨或者乌云密布.后来科学家猜测用空气中的氮气和氧气分子足以解释天空中的“泰多尔效应”.这种猜测最终被爱因斯坦所证实,他对这种散射效应作了详细的计算,并且计算结果与实验相符合.
　　我们所看到的蓝天是因为空气分子和其他微粒对入射的太阳光进行选择性散射的结果.散射强度与微粒的大小有关.当微粒的直径小于可见光波长时,散射强度和波长的4次方成反比,不同波长的光被散射的比例不同,此亦成为选择性散射.当太阳光进人大气后,空气分子和微粒(尘埃、水滴、冰晶等)会将太阳光向四周散射.组成太阳光的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种光中,红光波长最长,紫光波长最短.波长比较长的红光透射性最大,大部分能够直接透过大气中的微粒射向地面.而波长较短的蓝、靛、紫等色光,很容易被大气中的微粒散射.以入射的太阳光中的蓝光(波长为0.425μm)和红光(波长为0.650μm)为例,当光穿过大气层时,被空气微粒散射的蓝光约比红光多5.5倍.因此晴天天空是蔚蓝的.但是,当空中有雾或薄云存在时,因为水滴的直径比可见光波长大得多,选择性散射的效应不再存在,不同波长的光将一视同仁地被散射,所以天空呈现白茫茫的颜色.
　　如果说短波长的光散射得更强,你一定会问为什么天空不是紫色的.其中一个原因就是在太阳光透过大气层时,空气分子对紫色光的吸收比较强,所以我们所观测到的太阳光中的紫色光较少,但并不是绝对没有,在雨后彩虹中我们很容易观察到紫色的光.另外一个原因和我们的眼睛本身有关.在我们的眼睛中,有三种类型的接收器,分别称之为红、绿和蓝锥体,它们只对相应的颜色敏感.当它们受到外界的光刺激时,视觉系统会根据不同接受器受到刺激的强弱重建这些光的颜色,也就是我们所看到物体的颜色.事实上,红色锥体和绿色锥体对蓝色和紫色的刺激也有反映,红锥体和绿锥体同时接受到阳光的刺激,此时蓝锥体接收到蓝光的刺激较强,最后它们联合的结果是蓝色的,而不是
　　天空为什么是蓝色的?
　　解答一：晴天里我们看到的天空都是蓝色的.大家可能都会注意到有时候一场大雨过后,天空会变得格外蓝,而且越是晴朗天气,天空越蓝.原因很简单,大气对太阳光的散射作用,使我们看到的天空呈现蓝色.
　　地球表面被大气包围,当太阳光进入大气后,空气分子和微粒（尘埃、水滴、冰晶等）会将太阳光向四周散射.太阳光是由红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫七种光组成,以红光波长最长,紫光波长最短.波长比较长的红光等色光透射性最大,能够直接透过大气中的微粒射向地面.而波长较短的蓝、靛、紫等色光,很容易被大气中的微粒散射.在短波波段中蓝光能量最大,散射出来的光波也最多,因此我们看到的天空呈现出蔚蓝色.
　　其实,天空一直是蓝色的.在高原上几乎天天都可以看到蔚蓝色的天空.春天风沙弥漫,夏天满天云彩,冬天烟雾层层,妨碍我们经常看到蓝天,只有秋天空气净洁,使我们看到蓝天的机会特别多.
　　解答二: 在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中,大气层中的空气分子或其他质点（如水滴、悬浮微粒或空气污染物）会对日射产生吸收、散射、反射、透射等作用,而形成了蓝天、白云或绚丽的夕阳余晖.在没有大气层的星球上,即使是白昼,天空也将是漆黑一片.
　　我们所见的蓝天乃是因为空气分子对入射的太阳光进行选择性散射的结果.散射量与质点的大小有极大关系,当腩点的直径小于可见光波长时,散射量和波长的四次方成反比,不同波长的光被散射的比例是不同的,此亦称为选择性散射.以入射太阳光谱中的蓝光（波长=0.425μm）和红光（波长=0.650μm）相比较,当日光穿过大气层时,被空气质点散射的蓝光约比红光多五倍半,因此晴天天空是蔚蓝的.
　　但当空中有雾或薄云存在时,因为水滴质点的直径比可见光波长大,选择性散射的效应不再存在,此时所有波长的光将一视同仁地散射,所以天空呈现白茫茫的颜色.
　　至睛天空中的白云,云内的云滴直径更大,日光照射到它们时已非散射而是反射现象,所以看起来更显得白而光亮.