教育房产时事环球科技商业
投稿投诉
商业财经
热点动态
科技数码
软件应用
国际环球
晨报科学
新闻时事
信息智能
汽车房产
办公手机
教育体育
生活生物

水为什么是透明的(说明水是透明的)

  水看起来透明,是因为它对可见光吸收的少,大部分的可见光可以透过水。
  水不是对所有的光都透明。可见光的范围
  光是粒子,也是电磁波,所以光有波长与频率,频率越高,波长越短。
  光谱图
  由上图,我们肉眼可见的自然光属于可见光,它只占整个光谱的很小一部分。可见光的波长大约在380~780nm之间,其频率范围大约为4.2×10^14~7.8×10^14Hz。可见光的光子会毫无阻碍地穿过水吗?
  光是由无数个不同频率光的能量子相互叠加的电磁波,每一个能量子都有自己的频率和波长。光子是能量子,同时也是玻色子,尽管光子极小并且没有静止质量,但它有波动的幅度,并且它是带电的。这意味着光子它射入水中之后,不会像中微子那样长驱直入,在电场的作用下它可能跟水分子中的电子相撞。
  真的会相撞吗?我们来算算:单个水分子的体积约为3 ×10^-29m³,单个水分子的直径(假设它是个圆球形)约为0.4nm,而水分子间氢键的长大约也是0.4nm。由此可见,对于波长范围在380~780nm的可见光来说,0.4nm的空隙实在是太小了,并且水分子是无序排列并不断振动,因此碰撞几乎不可避免。
  水表面分子团簇的电镜渲染图像
  上图为水表面分子团簇的电镜渲染图像,像花朵的凸起部分为电子云,其中间的凹槽为氢键。当光子与水分子相碰时会发生什么?
  水分子表面聚集着一团密集的电子云,其中电子会按照自己的能量级别(能级)在它们各自的轨道上出现,我们称这是电子的"基态"。电子的轨道并不是固定不变的,当分子受热或被光照射时,那些被照射到的电子因为受到光子的撞击而与光子发生耦合(激发态),耦合后的电子获得相应光能量子的能量后会跃迁到更高一层能级的轨道上去。
  电子云是电子瞬间可能出现的位置,并不是说它有这么多电子
  与此同时,那些到了高一级轨道的耦合电子并不稳定,它们有回落(回落也是跃迁)到原来轨道的趋势,在回落的同时,电子会向外释放一个光子,这个光子虽然与前一个耦合的光子不同,但它所携带的信息几乎与前一个光子一样。光就是以这样接力的方式不断在水中接力传输,直到重新被射出水。
  光在水中通过与电子耦合进行传递
  我们看到射出水的光已经不是之前射入水面的光了,一个直观的证据是,可见光会因为不同颜色光子所携带能量的不同,它们在水中的折射率也会不同,最终出射的角度也就区别,有时候你可以看到赤澄黄绿青蓝紫七色光被区分了开来。
  光线射出后的分色现象所有的光子都会被传递吗?
  并非如此。当一束阳光照射到水面,大约会有近10%的光子会被水面反射,剩余的有相当多光子会被水吸收。水的反射机制很复杂,并且与本文主题关联性不大,故在此略过不谈。
  我们先来看看水对光的吸收能谱:
  水的吸收能谱
  从这个吸收能谱上我们看出:紫外光波段中大部分会被水吸收;从近红外波段到中红外波段,水的吸收率升高;而到了远红外波段水的吸收率又呈现逐步下降的趋势;对于可见光,水的吸收率是最低的。
  如果我们将可见光的吸收能谱单独拿出来,就可以看到,水对紫色、蓝色和青色光的吸收率最低,这些频率的光能量子更加容易透过水,没有被水吸收的光谱相混合就是海水和泳池中的水呈现蓝色的主要原因,水越深,它就越显得蓝。而在杯子里的水你就无法分辨颜色的差别。
  水对可见光波段的吸收能谱为什么有的光子会被吸收?
  这与光子所携带的能量有关,同时也与水分子中电子的"带隙"宽度有关。水分子对光吸收的光谱称为"吸收带",以紫外光为例,当相应频率的光能量子与电子发生耦合,耦合后的电子能量不足以激发它顺利跃迁到上一能级,更不能因回落释放新的光子。激发的失败会加速原子振动,使其产生热能。
  水分子结构示意图,球体表示电子云
  我们用100nm波长的紫外线照射,可以很容易地加热水,红外光也可以加热水,这与我们将水放进微波炉里加热(微波也是光波)是一个原理,都是相应波长的光被水分子吸收并产生热能。
  小心水的暴沸现象
  (友情提醒:使用微波炉加热水后,在取出水时需千万注意,因为水被微波均匀加热,它即使到了沸点也不会翻滚沸腾。而只要你稍微摇晃杯子或将勺子放进去就会发生"暴沸",过热的水会立刻飞溅出来,有可能造成烫伤!)
  从水的吸收能谱我们还可以看出,水对所有光都存在吸收作用,只是在可见光波段以及近紫外光波段吸收得比较少,相应频率的光能量子可以更容易将电子送到它上一级导带,并在回落时发射一个光子。随着这个过程反复进行,连420nm波长的紫色光也有可能会被吸收。
  深海的海底暗淡无光,一方面是因为海水中含有许多杂质,同时也与水对光的全面吸收有关。
  海水越深,光线越弱总结:
  一、光是由无数不同波长和频率的光的能量子相互叠加的电子波,光在水中是否被吸收与光子的能量密切相关。
  二、水分子的电子被光照射时,一部分电子会获得能量跃迁到更高的能级,当耦合的电子回到基带时会发出一个光子,这个光子与前一个耦合的光子所携带的信息几乎相同。
  三、一部分频率的光能量子并不能激发电子跃迁到上一级导带,它们使水分子发生振动产生热能,同时被水吸收,水的吸收波谱与不同光子所携带的能量有关,也是水自身的特性决定的。
  四、不被水吸收的光传输到我们的眼睛里,我们就认为水是透明的。水是否透明指的是水对可见光光谱的透明,本文也主要针对可见光进行分析。
  五、为分析方便,本文中对于光在水中传输或吸收的分析全部针对纯净的水,不涉及水中可能存在的其它杂质的影响。
  过滤掉水面的反射光后,船就像是悬空了一般
  六、随着传输距离的增加,所有的可见光都将被水吸收,因此透明是有条件的。
  关于水为什么是透明的科学道理,你明白了吗?

湛江怎么去(湛江市内游玩攻略)湛江中国大陆最南端中国海鲜美食之都好景,美食,多不胜数!Vol。1观海长廊观海长廊集休闲娱乐游憩观赏于一体,充分体现湛江亚热带海滨城市独特风貌和现代化城市意蕴鲜明的人文特色。门票价镇雄是哪里(云南人为什么讨厌镇雄人)镇雄是云南省第一人口大县,有170万。位于滇东北,以前镇雄交通闭塞,属于三不管地带,所谓山高皇帝远,镇雄很是混乱。素质很是一般,在镇雄这个城市,人多,但是没有足够的工作岗位,人们就如何发消息(微信群发消息?)很多阿姨在使用手机过程当中不会群发,以及想转发个小广告旧消息清除后每次都再次一个个的选要转发的人特别麻烦。下面就针对阿姨们写一些小技巧图1首先呢,如图1打开在通讯录里点击标签图2如电视剧哪里下载(藏语版的电视剧怎么下载)随着新媒体平台的火爆,从业新媒体运营的人越来越多,要从事新媒体运营工作,除了会写文章等,还要会各自电脑工具软件的使用技巧,经常制作一些短视频或者剪辑一些电视剧情节或者电影片段也是常鬓角怎么留(明星的鬓角是怎么弄的)不知道从什么时候开始,黄晓明的发型就变成了男神标配款式,与其他的男生各种各样的修饰不同,黄晓明的装扮,总是有着很简单却很得体的模样,尤其是穿正装的时候,特别能彰显男子气概。穿西装做教大家电脑如何修改Hosts文件近日有关于教大家电脑如何修改Hosts文件的问题受到了很多网友们的关注,大多数网友都想要知道教大家电脑如何修改Hosts文件的具体情况,那么关于到教大家电脑如何修改Hosts文件的word如何清除格式(怎么清除空白word格式)很多时候,我们需要从网页上复制文字到Word中,这个时候会连带着格式一起复制过来。那么如何快速去除这些烦人的格式呢?其实并不难,今天就给大家分享Word一键去除格式的4种方法,下面电脑输入法哪个好(电脑里的搜狗输入法不见了怎么办)1。单击计算机左下角的开始图标,然后在打开的菜单中单击控制面板以打开控制面板程序2。在打开的控制面板中选择区域和语言3。单击区域和语言后,将打开区域和语言设置对话框,默认情况下位于神準爆料达人曝光iPhone9外型採用磨砂玻璃背盖设计随着现在的生活水准越来越高,大家购买苹果的产品也是越来越多了,那么苹果的产品当中有很多的功能大家是未必知道如何去使用的,当然也包括要去多了解苹果新出的新功能之类的,那么今天小编就收今日宜君玉米价格宜君政府网油价数据仅供参考,承光党支部发起寻找远方的美好行动,增强村级集体经济发展活,推动农村集体经济健康有序发展,请以您所在地区的加油站实际售,充满旺盛的生命力和野性之美,陕西铜川宜君县三今日华中玉米价格,中国玉米网今天较昨日涨跌元吨,单位元吨今年04月14日全国玉米价格行情走势汇总来源中国养猪网查看次,报价员玉米价格报价。国内玉米进入成熟期。对于玉米小编想大家应该都不陌生,玉米有很多种的吃法
非本机微信聊天记录怎么查(怎么找到微信的其他聊天记录)非本机微信聊天记录怎么查(怎么找到微信的其他聊天记录)微信现已成为咱们最常用的谈天东西,由于微信的运用率非常高,咱们也常常会拾掇一下微信谈天记载和其他软件的缓存文件来腾出手机空间。本机怎么查微信删除的聊天记录吗(怎么能恢复微信聊天记录)本机怎么查微信删除的聊天记录吗(怎么能恢复微信聊天记录)微信现已成为我们最常用的谈天东西,因为微信的运用率十分高,我们也常常会收拾一下微信谈天记载和其他软件的缓存文件来腾出手机空间手机丢了我想知道怎么查手机定位(怎么去找丢失的手机)手机丢了我想知道怎么查手机定位(怎么去找丢失的手机)跟着移动互联网的翻开,手机现已成为咱们作业日子不行切开的一部分。假定手机不幸丢掉,所有人都会很着急,都期望赶快找回来。而要找回来能不能定位找人(怎么找手机定位)能不能定位找人(怎么找手机定位)要知道现在的大多数手机都有GPS定位功能,当用户的手机出现丢失时或者安装了一些定位软件,或者是有关部门需要调查该用户的具体位置时,是可以通过手机定位今日河东区毛猪价格国内猪肉价格今日价并制定出。业内对未来猪肉价格也难言乐观。一直跌到5月中旬,屠企收猪情况好转。集中出栏的情况明显增加,5月中下旬消费需求应该会迎来提升。今日生猪价格开始反弹上涨,生猪价格连跌14周。怎苹果手机怎么查定位(手机定位咋查)怎苹果手机怎么查定位(手机定位咋查)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它能够上网和联络朋友,能够作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,能够和电脑比美,能够说安卓手机可不可以查苹果手机的定位(手机定位咋查)安卓手机可不可以查苹果手机的定位(手机定位咋查)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它可以上网和联络朋友,可以作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,可以和电脑手机怎么查定位街景(手机查找对方手机位置)手机怎么查定位街景(手机查找对方手机位置)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它可以上网和联络朋友,可以作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,可以和电脑比美,怎么查苹果手机当天的定位(苹果怎么查找对方位置)怎么查苹果手机当天的定位(苹果怎么查找对方位置)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它可以上网和联络朋友,可以作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,可以和电脑手机id怎么查定位吗(手机定位咋查)手机id怎么查定位吗(手机定位咋查)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它能够上网和联络朋友,能够作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,能够和电脑比美,能够说安卓手机id怎么查定位(安卓机丢了怎么查手机定位)安卓手机id怎么查定位(安卓机丢了怎么查手机定位)现在的社会,手机现已成为了万众随身的一种设备,它可以上网和联络朋友,可以作为人们的掌上电脑。现在的手机大多数都是智能化的,可以和电