今年回湖南老家,見到了好幾年沒見了的大雪。女兒突然問我,為什么雪是白色的?
一開始我有點驚訝,四年級的孩子了怎么還問這么幼稚的問題呢?雪不就是白色的嗎?有什么好問的呢。
但一想又有點慌了,發(fā)現自己除了說“雪不就是白色的嗎”之外還真的答不出個所以然,發(fā)現自己的認知原來這么膚淺,幼稚的不是孩子,而是像我這樣一直自以為是,對表象下面的原理從不深究的成年人。
決定不再敷衍,打開手機百度,語音搜索:雪為什么是白色的
一、色與光
我們平時畫畫的時候,可以用各種顏料涂抹出五顏六色的世界。但現實世界中物體呈現出的顏色卻并不是因為外界給它涂上去的,而是與物體對光的吸收或反射有關。
可見光是由不同頻率的光組成的,我們的眼睛會把不同頻率的光識別為不同的顏色。比如讓世界表現為綠色的葉綠素,它就是吸收紅光與藍紫光,唯獨不吸收中間的綠光,所以表現為綠色。
彩筆里的顏料可以吸收除了它對應顏色的光,只有對應顏色的光進入眼睛,于是你看到了對應的顏色。
比如,一只紅筆,它的顏料吸收綠橙黃青藍紫光,只有紅光進入你的眼睛,于是你看到了紅色。
色來源于光。
顏料或物體本身并不會生成顏色,而是吸收掉其他顏色的光,使幸存的光反射進入眼睛得以顯現對應的顏色。
二、白色與透明
白色不是無色,而是所有可見光光譜內的光都同時進入視覺范圍內后,我們的眼睛識別出的顏色。白光包含七種顏色,因此白光也稱為全色光。
白色是“什么也不吸收同時向所有方向反射所有方向來的光”,而透明是“什么也不吸收同時讓所有的光通過”。
那么水是無色透明的,冰也是無色透明的,雪為什么變成白色的了呢?
三、雪花與冰晶
“空氣非常寒冷時,云霧中的水分就會凝集到各種各樣的微小的懸浮顆粒身邊,不過,這種凝集過程非常之緩慢,因此,水分子不會快速聚集到一起,而是形成一些非常漂亮的表面異常光滑的晶體。隨后,在風的作用下,這些晶體在空中互相碰撞,并最終形成了絮狀的雪花,所以雪花并不是一整塊物體,而是由一些透明的冰晶構成的。”
單獨一個冰晶是平整光滑的,也是透明的,這時的光線是可以平平穩(wěn)穩(wěn)地全透過去的。當千萬個透明的冰晶湊成一朵朵雪花時。這些雪花就成了一個不再平整光滑的大的冰晶集合體,這時,光線在這樣的冰晶集合體里面就不可能再直線前進,而是不斷被改變方向。千萬朵雪花再堆積在一起,其中又有許多的細小的空隙,光會不停地在不再平整光滑的雪花之間發(fā)生折射反射。
這樣一來,這些雪花又把所有的可見光完全均勻的反射回來了,于是雪就呈現出白色了。
一句話概括,雪花之所以呈現出白色,是因為構成雪花的無數冰晶將所有可見光均勻地反射回來造成的。
四、不止是雪白
透明的東西變成碎屑都會呈現出白色。拍擊在岸邊的浪花,在研缽里研成碎屑的玻璃,墊在生魚片下面的成堆的冰屑……