為什么天空是藍(lán)的?
我們所看到的藍(lán)天是因?yàn)榭諝夥肿雍推渌⒘θ肷涞奶栞椛渲械目梢姽膺M(jìn)行選擇性散射的結(jié)果.散射強(qiáng)度與微粒的大小有關(guān).當(dāng)微粒的直徑小于可見光波長時,散射強(qiáng)度和波長的4次方成反比,不同波長的光被散射的比例不同,此亦成為選擇性散射.當(dāng)太陽輻射的可見光進(jìn)入大氣后,空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等)會將太陽光向四周散射.組成太陽光的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種光中,紅光波長最長,紫光波長最短.波長比較長的紅光透射性最大,大部分能夠直接透過大氣中的微粒射向地面.而波長較短的藍(lán)、靛、紫等色光,很容易被大氣中的微粒散射.以入射的太陽光中的藍(lán)光(波長為0.425μm)和紅光(波長為0.650μm)為例,當(dāng)光穿過大氣層時,被空氣微粒散射的藍(lán)光約比紅光多5.5倍.因此晴天天空是蔚藍(lán)的.但是,當(dāng)空中有霧或薄云存在時,因?yàn)樗蔚闹睆奖瓤梢姽獠ㄩL大得多,選擇性散射的效應(yīng)不再存在,不同波長的光將一視同仁地被散射,所以天空呈現(xiàn)白茫茫的顏色.
如果說短波長的光散射得更強(qiáng),你一定會問為什么天空不是紫色的.其中一個原因就是在太陽輻射的可見光透過大氣層時,空氣分子對紫色光的吸收比較強(qiáng),所以我們所觀測到的太陽輻射可見光中的紫色光較少,但并不是絕對沒有,在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光.另外一個原因和我們的眼睛本身有關(guān).在我們的眼睛中,有3種類型的接收器,分別稱之為紅、綠和藍(lán)錐體,它們只對相應(yīng)的顏色敏感.當(dāng)它們受到外界的光刺激時,視覺系統(tǒng)會根據(jù)不同接受器受到刺激的強(qiáng)弱重建這些光的顏色,也就是我們所看到物體的顏色.事實(shí)上,紅色錐體和綠色錐體對藍(lán)色和紫色的刺激也有反映,紅錐體和綠錐體同時接受到陽光的刺激,此時藍(lán)錐體接收到藍(lán)光的刺激較強(qiáng),最后它們聯(lián)合的結(jié)果是藍(lán)色的,而不是紫色的.
