蓝色的(天空、海水、乳液 )与 瑞利散射

蓝色的(天空、海水、乳液 )与 瑞利散射

首页休闲益智晴朗的天空更新时间:2024-08-01

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1 蓝色天空

严格地说,天空不是蓝色的,只是看起来晴朗的天空是蓝色的。

天空看起来是蓝色的是因为空气层的累积和太阳光线的折射。

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,而空气层的累积使得这种能力得以充分的体现,所以在雨过天晴或秋高气爽时(空中较粗微粒比较少,以分子散射为主),在大气分子的强烈散射作用下,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色。

波长较短的紫、蓝、青色光波最容易被散射,而波长较长的红、橙、黄色光的透射能力较强,它们能穿过大气分子和微粒,保持原来的方向前进,很少被空气分子散射。对下层空气分子来讲,主要是蓝色光被散射出来,因而天空呈蔚蓝色。

阴天大气浑浊时大气质点大,不管波长较长较短,通通被散射,所以天空呈现灰白色,而不是蔚蓝色了。

天空蓝色只是在低空才看得见,随着高度的增加,由于空气越来越稀薄,大气分子数量急剧减少,分子散射出来的光辉逐渐减弱,天空亮度越来越暗,由蓝而青(8公里以上),由青而暗青(11公里以上),再逐渐变成暗紫色(13公里以上)。到20公里以上的高空,散射作用几乎完全看不出来,天空就变成暗黑色的了。

2 蓝色海水

相同的情况还有水。浅水看上去的透明的,但白天看深水,尤其是海洋和湖泊,水越是深蓝色越是浓。每个水分子的直径是4×10-10m 。纳米(英语:nanometre)是长度单位,国际单位制符号为nm。原称毫微米,就是10-9米。

瑞利发现了瑞利散射,解释了天蓝;但是他错误地认为海蓝是因为反射了天蓝。拉曼实验发现没有天蓝的话海仍然是蓝的,这是因为水分子对光的散射,也就是瑞利散射。然后拉曼继续研究发现了拉曼效应,但是这和海蓝已经没关系了。所以,海蓝和天蓝的主要原因是一致的。

瑞利散射是一种光学现象,属于散射的一种情况。又称“分子散射”。粒子尺度远小于入射光波长时(小于波长的十分之一),其各方向上的散射光强度是不一样的,该强度与入射光的波长四次方成反比,这种现象称为瑞利散射。

瑞利散射规律是由英国物理学家瑞利勋爵(Lord Rayleigh)于1900年发现的,因此得名。为了要符合瑞利散射的要求,微粒的直径必须远小于入射波的波长,通常上界大约是波长的1/10(1-300 nm),此时散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,也就是说,波长愈短,散射愈强。另外,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。

3 蓝色乳液

另外,乳液聚合开始阶段会有点泛蓝,原因是粒径较小估计300nm以下会有些蓝光。随着反应的进行,粒径增大,蓝光随之消失。

乳液的颜色和乳胶粒的直径是有关系的,当乳胶粒的直径能够使一定波长的光发生散射,乳液交显示这种光的颜色。粒子较小(40nm以下),对光的吸收占优势,长波长的光不易吸收,乳液呈红色;粒子较大时,散射强,长波长的光被散射,透过光趋于波长较短的蓝光,乳液呈蓝色;粒子更大时(100nm以上),发生全反射,乳液呈乳白色。 超声会使粒径减小的。颜色还和乳液的浓度有关。

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