在物理上為什么水越深顏色越深
- 教育綜合
- 2024-08-25 12:59:55
水的深度和顏色的關系?
如果只考慮瑞利散射的作用,我們從水面上應該是看到了不同深度水體散射所造成的疊加效果:當水的深度較淺的時候,水呈現(xiàn)藍色。當水的深度加深之后,水仍然呈現(xiàn)藍色,但嚴格來說藍的程度應該是減弱了,因為深層的水不如淺層的水那么藍??紤]到深層的水所呈現(xiàn)散射光的強度也會減弱,所以對總體疊加效果的影響很小,我們可能不會看出來水的藍色的程度減弱。但至少,隨著水深度的增加,水的藍色程度不應該是加強的。
這與我們實際所觀察到的水的藍色程度隨水的深度增加而增加的現(xiàn)象不符!
所以,我認為在“水的藍色程度隨深度增加而增加”這個現(xiàn)象中,起主要作用的應是水對可見光的吸收(absorption)。由于水是透明的,所以水對可見光的吸收作用很小,小到對于少量水可以忽略不計。然而,水對可見光的吸收度卻是隨波長不同而不同的。當水體的量級達到如海洋般巨大時,水的光吸收作用就顯現(xiàn)出來了——水在可見光波長范圍內的吸收光譜也就起作用了。
考慮光吸收后,入射光隨深度增加時,越來越多的長波長光被水吸收,所以光會變得越來越藍。這種由于短波長光的比例逐步增加,而且增加程度與波長成反比而造成的“越來越藍”,更準確地描述應該是像藍墨水加入水之后那種幽冷的青藍——可以用“畫圖”或者“Microsoft Office”里面的調色板自己逐步降低紅色和綠色的比例(讓紅色的比例降低得更多、更快)試試。由于入射光中短波長光的比例隨著水深度的增加而增加,所以被深層散射顆粒散射的光的短波長比例也是在逐步增加的。因此,單看散射光,是隨著水的深度的增加而“越來越藍”。同時,散射光在穿過其上方的水體,進入到觀察者眼睛的過程中,也會進一步被吸收其中的長波長部分,因此會進一步變藍。
綜上所述,水呈現(xiàn)藍色,瑞利散射和水在可見光波長范圍內的吸收光譜都起正面作用。而水的藍色的程度隨水的深度增加而增加,則是水在可見光波長范圍內的吸收光譜起正面作用;而瑞利散射起一點點負面作用——顯然,從我們觀察到的現(xiàn)象看,水的光吸收作用最終占了主導。
水為什么會因為深淺的不同而呈現(xiàn)出不同的顏色?
因為你看到水的顏色,是水面反射的光和水底反射的光的共同作用(其中水底反射的光起決定作用). 隨著水逐漸變深,能到達水底并反射回來的光,里面的紅光成分會逐漸減少(因為紅光更容易被水吸收). 所以淺水看上去是透明的,太陽光幾乎被完全反射. 深水看上去是藍的,太陽光里的紅光成分被吸收.為什么水越深顏色越綠?
水越深,反射出來的綠色光波越多,也就顯得綠色越深。淺水是看不出綠色的。
清潔的純水是無色透明的,但是,清潔的河水,當陽光射入水中時,會有一部分光波反射回來,而光譜中,綠色光波會比別的光反射得的多,別的色光被水體吸收的多,于是人的眼睛看到的就是綠色了。
生理意義
水是人體正常代謝所必需的物質,正常情況下身體每天要通過皮膚、內臟、肺以及腎臟排出1.5L左右的水,以保證毒素從體內排出。兒童體內有80%的水,老人體內則有50%~60%,正常中年人體內則有70%的水。
水在機體內有許多重要功能:
(1)水是細胞原生質的重要組分;
(2)水在體內起溶媒作用,溶解多種電解質;
(3)水在體內起運輸作用,可以傳遞營養(yǎng)物質、代謝廢物和內分泌物質(如激素)等;
(4)水有較高熱導性和比熱,可作為“載熱體”在體內和皮膚表面間傳遞熱量,有助于人體調節(jié)體溫。
海水為什么會因為水深的原因不斷變顏色?
僅在物理范圍內討論。首先光入射到水中會發(fā)生瑞利散射,概率與光頻率的四次方成正比,這就是為什么天空、海成藍色的原因:藍紫光頻率在可見光范圍內最高。水深增加,短波漸被散射,強度下降,光強隨頻率分布改變。大海為什么是藍色的,而且水越深顏色也越深?
海水的顏色主要是由海水的光學性質,即海水對太陽光線的吸收、反射和散射造成的。我們知道:太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光復合而成,七色光波長長短不一,從紅光到紫光,波長由長漸短,其中波長長的紅光、橙光、黃光穿透能力強,最易被水分子所吸收。波長較短的藍光、紫光穿透能力弱,遇到純凈海水時,最易被散射和反射。又由于人們眼睛對紫光很不敏感,往往視而不見,而對藍光比較敏感。于是,我們所見到的海洋就呈現(xiàn)出一片蔚藍色或深藍色了。海水越深,被散射和被反射的藍光就越多,看上去也就越藍了 。如果打一桶海水放在碗中,則海水和普通水一樣,是無色透明的。其實海水看上去也不全是藍色的,而是有紅、黃、白、黑等等,五上一篇
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