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光的奇迹——为什么天空是蓝色的?

时间:2024/1/14 22:26:45   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:105   评论:0
内容摘要:为什么天空是蓝色的?空气是透明的,阳光是无色的,那么为什么天空呈现蓝色呢?还有,为什么平时蓝色的天空在早上和晚上会变成红色?有两种类型的光:蓝光和红光。蓝光的波长短,红光的波长长。波长越短,光“散射”越强烈(蓝光散射越强烈)。白天,天空呈现蓝色,因为强调了强烈散射的蓝色。早晨和傍晚,光线长时间穿过大气层,因此蓝色被完全...

为什么天空是蓝色的?


空气是透明的,阳光是无色的,那么为什么天空呈现蓝色呢?

还有,为什么平时蓝色的天空在早上和晚上会变成红色?

有两种类型的光:蓝光和红光。蓝光的波长短,红光的波长长。波长越短,光“散射”越强烈(蓝光散射越强烈)。

白天,天空呈现蓝色,因为强调了强烈散射的蓝色。早晨和傍晚,光线长时间穿过大气层,因此蓝色被完全散射,而散射较少的红色和橙色被强调,使天空呈现红色。

光是[散射]

光具有波动性。即使是水波,当平行行进的波纹碰到比波的运动(波长)大的障碍物时,如果仔细观察,你会看到波纹在障碍物后面缠绕的现象。在光中也可以看到同样的现象,光是一种波。当光遇到大于其波长的障碍物时,其波形发生变化的这种现象称为“衍射”。此外,当光(一种波)撞击到小于大气中波长的颗粒和分子时,它们会振动,颗粒和分子“中继”波,向周围环境发射相同波长的光。这种现象称为光的“散射”。

光的奇迹——为什么天空是蓝色的?


[散射] 空气中的分子发生

直到19世纪末,人们都认为光是被大气中的灰尘和水滴散射的。然而,灰尘和水滴的波长大于光的波长。当光照射到小于光波长的物体时,就会发生光散射。瑞利(英国物理学家,1842-1919)得出结论,颗粒是被空气中的氮和氧分子散射的。散射有多种类型,但空气中分子的散射特别称为“瑞利散射”。

光的奇迹——为什么天空是蓝色的?


蓝光强烈[散射]

有两种类型的光:蓝光和红光。普通光是多种光的组合,每种光都有自己的波长。将这种光分成不同波长的成分称为“光谱”。蓝光的波长较短,红光的波长较长。天空是蓝色的,因为波长越短,散射越强,因此蓝光比红光散射更强。(我们之所以看不到波长较短的紫罗兰色,是因为人眼很难感知到紫罗兰色。) 天空在早晚变红的原因与光线经过的距离和路径有关。阳光穿过的大气层。

随着穿过大气层的距离增加,蓝光被完全散射,而不太可能被散射的红色和橙色被强调并到达人眼。

光的奇迹——为什么天空是蓝色的?


[散射]各种现象

在瑞利散射中,散射光的强度与波长的四次方成反比。红光的波长大约是蓝光的两倍,因此散射大约弱16倍。瑞利还发现,光传播方向上的散射最强,垂直方向上的散射强度只有一半。白天,太阳直射头顶,因此人眼向上看时,光散射最强,这意味着天空是蓝色的。顺便说一下,当光的波长和空气中漂浮的水滴或气溶胶等颗粒的尺寸几乎相同时,就会发生“米氏散射”。在这种情况下,散射强度与波长无关。这就是为什么当空气污染时,云会呈现白色,天空呈现白色。

光的奇迹——为什么天空是蓝色的?


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