爲什麼水是透明的?
這是水本身的性質。水對所有色光都不吸收也不反射,色光穿過水時不遇任何阻攔,所以水看起來就是透明的。
簡單說來,一種固體物質既不吸收也不散射光,那麼這種物質看起來就是透明的。
純硅對光具有極強的吸收力:這是因爲純硅中的電子吸收了可見光而實現了能級躍遷。固體的電子結構可以解釋爲何金屬閃閃發亮,純淨的金屬之所以反射而非透射光,是因爲其中充斥着大量的自由電子,而這些電子會將入射光再反向輻射出去,於是就擋住了那些想一直向前的光線,也就防止了透射。
在人的肉眼看來是均勻的材料,實際上是由許多很小的晶疇組成,這些晶疇間的邊界被稱作晶界,如果晶界間的距離比可見光的最短波長還小(換句話說,如果材料的折射率是均勻的,對光線透射並無阻礙),那麼,這種物質看起來就是透明的。每個晶界都會散射透過它的光線;可是,如果晶疇足夠小的話,光波實際上就可以從它們上面直接“躍”過去。
由二氧化硅和一些雜質組成的玻璃並不是真正的固體。更準確地說,它是一種過冷液體。玻璃內並沒有晶界存在,因此它看上去是透明的。相比之下,固體二氧化硅(砂子)裏則存在明顯的晶界,因而它是不透明的。水對於可見光中各種波長不同的光線(指紅、橙、黃、綠、青、藍、紫)散射作用(指光束在媒質中前進時,部分光線離原來方向而分散傳播的現象)的強弱不同,對於波長短的(如綠、青、藍等)其散射作用遠比波長長的光(如紅、橙色)的散射作用強。再加上散射作用的強弱與光程的長短也有關。在水層較淺時,可見光中各種波長的光幾乎都能透過,散射作用也不顯著。因此,水是無色透明的。
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