那么晴朗的天空为什么是蓝色的呢?这就要从 “瑞利散射”开始说起。
瑞利勋爵是英国的一位物理学家,在声学、光学、电动力学、流体力学等各个领域都颇有建树。
他在研究中发现,大气中的氮气、氧气等分子对太阳光的散射强度与太阳光的波长有关。
具体来说,散射强度与入射波长的四次方成反比,即波长越短,散射作用越强。
这得太阳光中短波长的光线被大量散射到各个方向,而长波长的光线几乎直接透过。
因此天气晴朗时,整个天空呈现蔚蓝色,如下图所示。
其实太阳光谱中紫色光比蓝色光波长更短,那么为何天空不是紫色的呢?这是因为太阳光中紫光含量较少,而且人眼对紫光不敏感,所以蓝光才起到了主导作用。
而直视太阳时,短波长的光由于都被散射到四面八方,因此进入眼镜的反而是更长波长的黄色光。
但早晨和傍晚我们直视太阳时,由于太阳高度很低,到达我们人眼的太阳光经历了更长的路程,就连黄色的光都被散射了,剩下的则是更长波长的红光,因此看起来太阳呈现红色。
其实瑞利散射能够解释的并不仅仅是天空和太阳的颜色,还是大海的颜色。
大海的主要成分是水,而水本身是无色的。
不过也由于瑞利散射的存在,进入大海的太阳光内短波长的光被水分子大量散射,进入人眼;而长波长的光则进入了深海中,逐渐被吸收。
因此大海呈现的也是蓝色。
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