大海為什麼是藍色的,是因為倒映天空的顏色嗎,答案是否定的

2020-12-04 陽光語言矯正

大海是藍色的是因為倒映天空的顏色,這個說法由來已久,並被廣為流傳,但真的是這樣嗎?題目中已經說了,並不是,為什麼呢?

1921年,有一個叫拉曼的印度中年科學家在大海上做了一個實驗,他用尼科爾稜鏡觀察沿布儒斯特角從海面反射的光線,即可消去來自天空的藍光。這樣看到的光應該就是海水自身的顏色。結果證明,由此看到的是比天空還更深的藍色。他又用光柵分析海水的顏色,發現海水光譜的最大值比天空光譜的最大值更偏藍。可見,海水的顏色並非由天空顏色引起的,而是海水本身的一種性質。

而之所以有大海是倒映天空顏色的說法,則是英國科學家瑞利提出的,而天空為什麼是藍色的,則是由他的發現的瑞利散射規律做出了正確的解釋。

粒子尺度遠小於入射光波長時(小于波長的十分之一),其各方向上的散射光強度是不一樣的,該強度與入射光的波長四次方成反比,這種現象稱為瑞利散射。

由於瑞利散射的強度與波長四次方成反比,所以太陽光譜中波長較短的藍紫光比波長較長得紅光散射更明顯,而短波中又以藍光能量最大,所以在雨過天晴或秋高氣爽時(空中較粗微粒比較少,以分子散射為主),在大氣分子的強烈散射作用下,藍色光被散射至瀰漫天空,天空即呈現蔚藍色。

圖為尼科爾稜鏡

但是瑞利卻說大海的顏色是倒映天空的顏色,這個說法被印度科學家拉曼用實驗結果否定了,拉曼的結論是水分子同空氣分子一樣,會發生瑞利散射,使大海本身也呈現藍色,實際上這也是在太空中看地球是藍色星球的主要原因。

當然,這並不是這位科學家最大的成就,這位印度科學家是世界上首位獲得諾貝爾物理學獎的亞洲科學家,他的成就是對散射的進一步研究和以及拉曼將就的發現,為光的量子理論提供了新的證據,意義重大。

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