Tingkatan 1

Thursday, 5 October 2017

天空为什么是蓝色的(散射)
































天空里有这么多颜色,为什么我平时看到的只有蓝色呢?
    阳光从天空照射下来,会连续不断地碰到某些障碍。有氮气、氧气、气体微粒和微小的漂浮微粒等等。当光线遇到这些障碍的时候,自然也就改变了自己的方向。
    蓝色光和紫色光的波长比较短;而橙色光和红色光的波长比较长。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,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。



太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。这七种颜色的光波长是不一样的。大气中的尘埃以及其他微粒散射蓝光的能力大于散射其他波长较长的光子的能力,因此天空显现出蓝色。
大气对光线的散射主要有两种:丁达尔散射和瑞利散射。其中尘埃、水雾等能在空气中形成胶体的微粒对光的散射属于丁达尔散射,丁达尔散射的特点是散射光的强度与光波波长无关,因此白光散射后仍然是白光,在地平线附近看到的白蒙蒙一片就是丁达尔散射现象。?
还有一种是瑞利散射,是由极小微粒(分子、原子等)产生的散射,其散射光强度与光波波长的四次方成反比,已知可见光的波长范围是400nm(蓝紫光)到700nm(红光),红光端波长是蓝紫光波长的1.75倍,因此蓝紫光散射强度接近红光散射强度的十倍,又因为人眼对紫光不太敏感,所我们看到的天空就是蓝色的。


其实太阳光谱中紫色光比蓝色光波长更短,那么为何天空不是紫色的呢?这是因为太阳光中紫光含量较少,而且人眼对紫光不敏感,所以蓝光才起到了主导作用。
而直视太阳时,短波长的光由于都被散射到四面八方,因此进入眼镜的反而是更长波长的黄色光。
但早晨和傍晚我们直视太阳时,由于太阳高度很低,到达我们人眼的太阳光经历了更长的路程,就连黄色的光都被散射了,剩下的则是更长波长的红光,因此看起来太阳呈现红色。
其实瑞利散射能够解释的并不仅仅是天空和太阳的颜色,还是大海的颜色。大海的主要成分是水,而水本身是无色的。不过也由于瑞利散射的存在,进入大海的太阳光内短波长的光被水分子大量散射,进入人眼;而长波长的光则进入了深海中,逐渐被吸收。因此大海呈现的也是蓝色。

http://freebsd5.psjh.cy.edu.tw/~chemphy/complement/4/4-4/4.html








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