飯盒裡的藍天紅霞

白天天氣晴朗的時候，我們會看到天空呈現藍色，而清晨或傍晚我們望向太陽的方向，會看到周圍天空被染成了紅色。這可能是大家很熟悉的場景，但是，恐怕不是所有人都能弄清這個現象背後的原因。接下來，我們將通過一個小實驗，破解藍天紅霞的秘密。

一、實驗材料

無色透明的塑料或玻璃飯盒、白光手電筒、一根筷子、牛奶、水

二、實驗步驟

1．在透明飯盒中裝上水。

2．在黑暗的環境下，將手電筒放置在飯盒短邊那一側，朝向飯盒打開手電筒，使光柱穿透飯盒中的水。

3．在水中滴入幾滴牛奶，用筷子攪拌均勻。

三、實驗現象

如下圖，當從飯盒側面或上方觀察，會發現，飯盒中的水呈現青白色。如果你繞到與手電筒相對的那一側，會發現，水變成了橙紅色。

四、原理解釋

在這個實驗中，我們用白光手電筒模擬太陽，而用加了牛奶的水模擬大氣層。當太陽光穿過大氣層時，會產生一種稱為「瑞利散射」的效應，光線會偏離原來方向，向四周分散。我們知道，光是一種電磁波，看起來呈現白色的光，其實是由各種單色光組成的，每種單色光的波長各不相同。瑞利散射的強度和光的波長密切相關，波長越短，散射越厲害。

當陽光穿過大氣層，波長最短的藍紫光散射最厲害，所以，我們看到的天空是藍色的。同樣，用手電筒的燈光穿過加了牛奶的水時，藍紫色光向四周散射，在飯盒的側面或上方就會看到水呈現藍色。

在清晨或傍晚，天空的大部分區域還是藍色的，但當我們迎著陽光方向看過去，由於陽光要穿過很厚的大氣層，藍紫光等短波長的光都在路上被散射掉了，只剩下橙紅色光直射入我們的眼睛，所以看起來太陽周圍的天空呈現橙紅色。當我們在與手電筒相對那一側觀察飯盒時，看到水變成橙紅色，原理也是一樣的。

最後，可能有人還有疑問：為什麼天空是藍色，而不是波長更短的紫色呢？其實原因很簡單——白光里的紫光沒有藍光多。

中國科學技術館展覽教育中心 李博供稿

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