光的本质:阳光其实是“彩虹”
太阳发出的白光由七种主要颜色组成,波长从长到短依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 **不同波长的光在大气中受到的“待遇”并不相同**,这为天空颜色埋下伏笔。瑞利散射:小颗粒如何“挑颜色”
当光线遇到比自身波长小得多的粒子(如氮、氧分子)时,会发生瑞利散射。 散射强度与波长的四次方成反比,公式可简化为: **散射强度 ∝ 1/λ⁴** 因此: - 蓝光波长≈450 nm,散射强度≈(1/450)⁴ - 红光波长≈650 nm,散射强度≈(1/650)⁴ 计算可知,**蓝光散射强度约为红光的5.5倍**。 ---为什么不是紫色?人眼才是“滤镜”
紫光波长更短,散射理应更强,但人眼对蓝光最敏感,对紫光敏感度低,且太阳光谱中蓝光能量高于紫光,**综合结果让大脑“选择”了蓝色**。 ---日出日落为何变红?路径变长是关键
太阳靠近地平线时,光线穿过的大气厚度是正午的35倍以上。 **蓝光在漫长旅途中几乎被散射殆尽**,仅剩波长较长的红光直达人眼,于是夕阳呈现橙红。 ---其他星球的“天空”长什么样?
- 火星:大气稀薄且尘埃多,**白天呈橙褐色,日落偏蓝**。 - 土卫六:大气富含氮和甲烷,**天空是朦胧的橙黄色**。 - 月球:几乎没有大气,**天空永远漆黑,星星不眨眼**。 ---常见疑问快问快答
**Q:阴天为何灰蒙蒙?** A:云层水滴远大于空气分子,发生米氏散射,所有波长被均匀散射,**混合成灰色**。 **Q:臭氧层会让天空更蓝吗?** A:会。臭氧吸收部分红光,**相对增强蓝光比例**,高纬度地区因此更湛蓝。 **Q:海拔越高天空越蓝?** A:对。高空空气稀薄,散射粒子减少,**未被散射的蓝光更纯净**。 ---动手实验:在家复现“蓝天”
材料:透明水杯、牛奶、手电筒、白纸。 步骤: 1. 杯中滴一滴牛奶并搅匀,模拟大气分子。 2. 手电筒从侧方照射,**观察杯壁散射的蓝光**。 3. 从杯口向下看,**透射光偏红**,模拟日落效果。 原理:牛奶脂肪颗粒产生瑞利散射,**缩小版的天空**。 ---历史冷知识:科学家也曾猜错
19世纪前,人们认为天空蓝色源于大气中含“蓝色微粒”。 直到1871年,**瑞利勋爵用数学证明散射规律**,才揭开真正面纱。 ---一句话记住核心
**蓝光被空气分子四处“扔”进眼睛,红光则大多直奔远方,于是抬头所见,尽是蔚蓝。**
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