首先了解光的工作原理,光从太阳传播时,像海浪一样上下移动,波长聚集在一起时,我们看起来好像是白色。
天空为什么是蓝的?
当一次次仰望天空的时候,好奇的你肯定会问出这个问题。
于是你去翻教科书,上互联网查真相,发现答案是如出一辙的一段:
空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时,波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。
但,真相是这样么?
1.是因为尘埃么?
与可见光的波长(约400纳米~700纳米)相比,空气中的尘埃和小水珠之类的微粒,可以称得上是庞然大物。就以最近比较让人气短的PM2.5来说,指的就是空气中悬浮着的尺度小于等于2.5微米的颗粒物造成的污染。2.5微米就等于2500纳米,远远大于阳光中可见光的波长,因此当阳光遇到这些颗粒物的时候,它们会向不同的方向反射。但是,这样的反射对于不同波长(或者说不同颜色)的光来说,效果都是相同的。换句话说,尘埃之类的颗粒物反射出来的,仍然是包含所有颜色的白光。不信吗?等PM2.5之类的空气污染指数再次爆表时,抬头看看天空是什么颜色就知道了——应该说,你看不到天空,只能看到白茫茫的一片才对……
2.是水滴、冰晶么?
天蓝和水滴、冰晶有关的说法来自英国物理学家丁铎尔(John Tyndall, 1820-1893),常称作丁铎尔散射模型。但用来解释天蓝现象却是未必准确,如果天蓝主要是由水滴冰晶等微粒的散射引起的,那么,天空的颜色和深浅,就应随着空气湿度的变化而变化。因为当湿度变化时,空气中水滴冰晶的数目会明显变化。潮湿地区和沙漠地区的湿度差别很大,但天空是一样的蓝,丁铎尔散射模型回答不了。到十九世纪末叶,丁的天蓝解释已被质疑。