為什麼水是透明的，而雪卻是白色的呢？
雪是很常見的自然物質，白雪皚皚的景觀十分奇妙，雪是水的固體形態，為什麼水是透明的，而雪卻是白色的呢？
為什麼水是透明的？
要理解這個問題的答案，你必須先了解電磁頻譜。它是一個連續的能量梯度，跨越無線電波，微波，紅外線，可見光，紫外線（UV）波，X射線和伽馬射線。我們看到顏色的原因是由於原子中的電子達到激髮狀態。當這些電子回落到正常狀態時，它們發出一定數量的能量，對應於任一顏色。
由於水的結構和組成（三個原子：兩個氫和一個氧），其激發的電子在紫外線中發射輻射而不是可見光部分。我們的眼睛只能看到光譜的可見光部分，所以我們無法注意到水中的任何顏色。其電子吸收只發生在我們無法察覺的光譜的一部分。
為什麼雪是白色的？
這一切與空氣有關。一個物體通過「吸收」或「反射」特定波長的光來獲得其顏色。比如一個蘋果會呈現紅色，是因為它吸收所有顏色除了紅色，並反射回到我們的眼睛。這就是為什麼我們會看到一個紅色的蘋果。
白色物體可以反射所有光線，雪花是冰晶與空氣分子的混合物。雪是由大量的冰晶組成的，隨著形成晶體的複雜形狀，雪累積在一起導致多個晶體彎曲，它們之間的間隙發生光的反射或折射，這導致光被散射。最終所有波長的光被反射出來，就讓雪變成了白色，有時是藍色。雪呈現白色的原因與一堆玻璃碎片看上去是白色的原因是一樣的。
在吸收和散射光時，冰晶確實有優先性，通常吸收更多的紅色光譜，吸收更少的藍色。這就是為什麼在雪中挖出洞的內部呈現藍色。
純凈的冰是無色的，就像純凈的水一樣。
我們看到的冰都是白色的，那是因為這些冰不純潔，其實純凈的冰是透明的，就像純凈的水一樣。當你將純凈的水小心地冷凍在0攝氏度以下時，形成的冰將是無色的。
水凍結成冰時，氣泡就會被困在裡面，起到雜質的作用，使它成為一種不透明的白色，其他雜質如二氧化碳也會產生白色。光線從一種介質移動到另一種介質時折射。冰和空氣是兩種不同的介質，有許多隨機折射，你得到所有波長的光混合色—白色。
冰川從遠處看起來是白色的，靠近時卻看到是藍色的，當被環境光遮蔽時發生光的散射，藍光的波長較短無法穿透，所以冰川通常呈現深藍色。有趣的是一些透明的結晶體，被敲碎後的顆粒會從透明變為白色。
TAG:機械娘 |